Question

3．碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物、化學研究等方面具有廣泛用途．
（1）為了探究FeCl₃溶液和KI溶液的反應是否存在一定的限度，取5mL 0.5mol•L^-1 KI溶液，向其中加入0.1mol•L^-1 FeCl₃溶液1mL，充分反應．下列實驗操作能驗證該反應是否存在限度的是D
A．再滴加AgNO₃溶液，觀察是否有黃色沉淀產生
B．再加入CCl₄振蕩后，觀察下層液體顏色是否變?yōu)樽霞t色
C．再加入CCl₄振蕩后，取上層清液，滴加AgNO₃溶液，觀察是否有白色沉淀產生
D．再加入CCl₄振蕩后，取上層清液，滴加KSCN溶液，觀察溶液是否變成血紅色
（2）已知1molH₂（g）、1molI₂（g）、1molHI（g） 分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436kJ、151kJ、300kJ的能量，則氫氣和碘蒸氣反應生成HI氣體的熱化學方程式為H₂（g）+I₂（g）=2HI（g）△H=-13kJ•mol^-1
（3）Bodensteins研究了下列反應：2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），在716K，容積固定為2L的密閉容器中，氣體混合物中碘化氫的物質的量n（HI）與反應時間t的關系如下表：

t/min	0	20	40
n（HI）	1	0.91	n

0min到20min HI的平均反應速率為0.00225mol•L^-1•min^-1；
反應到達40min時，剩余HI 的物質的量大于0.82mol（填“＞”“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）KI溶液和FeCl₃溶液發(fā)生氧化還原反應生成Fe²⁺和I₂，反應后的溶液中加入CCl₄，如有機層呈紫紅色，則說明生成碘，如反應存在限度，則反應后溶液中存在Fe³⁺，可用KSCN溶液檢驗，以此解答；
（2）化學鍵斷裂時需吸收的能量-化學鍵生成時需放出的能量=反應吸收的熱量；
（3）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$，進行計算求解，隨反應的進行反應物的濃度減少，反應速率逐漸減小．

解答 解：（1）KI溶液和FeCl₃溶液發(fā)生氧化還原反應生成Fe²⁺和I₂，反應的離子方程式為2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂，反應后的溶液中加入CCl₄，如有機層呈紫紅色，則說明生成碘，向含F(xiàn)e³⁺的溶液中滴加幾滴KSCN溶液呈血紅色，這是Fe³⁺的特殊反應，所以可滴加KSCN溶液，溶液顯血紅色，發(fā)生Fe³⁺+3SCN^-═Fe（SCN）₃，就說明Fe³⁺沒有反應完（或KI和FeCl₃的反應有一定的限度）．
A．無論是否存在反應限度，滴加AgNO₃溶液，都有黃色沉淀、白色沉淀生成，故A不選；
B．再加入CCl₄振蕩后，觀察下層液體顏色是否變?yōu)樽霞t色，只能說明生成碘，不能確定反應限度，故B不選；
C．再加入CCl₄振蕩后，取上層清液，滴加AgNO₃溶液，觀察有否白色沉淀產生，不能確定反應限度，反應前后溶液中均存在氯離子，故C不選；
D．再加入CCl₄振蕩后，取上層清液，滴加KSCN溶液，觀察溶液是否變血紅色，可知Fe³⁺有沒有反應完，從而確定KI和FeCl₃的反應有一定的限度，故D選；
故選D；
（2）已知1molH₂（g）、1molI₂（g）、1molHI（g） 分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436kJ、151kJ、300kJ的能量，反應熱為：436kJ+151kJ-300kJ×2=-13kJ，則氫氣和碘蒸氣反應生成HI氣體的熱化學方程式為：H₂（g）+I₂（g）=2HI（g）△H=-13kJ•mol^-1，故答案為：H₂（g）+I₂（g）=2HI（g）△H=-13kJ•mol^-1；
（3）v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1-0.91}{2}}{20}$=0.00225 mol•L^-1•min^-1，所以后20 min速率小于0.00225 mol•L^-1•min^-1，變化量小于0.09mol，剩余HI 的物質的量＞0.91-0.09mol=0.82mol，故答案為：0.00225 mol•L^-1•min^-1；大于．

點評 本題考查物質的鑒別、鐵離子和亞鐵離子的檢驗、化學反應限度的確定等，為高頻考點，注意掌握檢驗鐵離子的方法及把握可逆反應的特征，題目難度中等．