Question

【題目】碘及其化合物在生活中應(yīng)用廣泛。含有碘離子的溶液需回收處理。

（1）“硫碘循環(huán)”法是分解水制備氫氣的研究熱點(diǎn)，涉及下列兩個(gè)反應(yīng)：

反應(yīng)Ⅰ：SO2（g）+I2（aq）+2H2O（l）=2HI（aq）+H2SO4（aq） △H1

反應(yīng)Ⅱ：HI（aq）=1/2H2（g）+1/2I2（aq） △H2

①反應(yīng)：SO2(g)+2H2O(1)=H2SO4(aq)+H2(g)的△H=_________（用△H1、△H2表示）。

②反應(yīng)I發(fā)生時(shí)，溶液中存在如下平衡：I2(aq)+I-(aq) I3-(aq)，其反應(yīng)速率極快且平衡常數(shù)大。現(xiàn)將1mol SO2緩緩?fù)ㄈ牒?mol I2的水溶液中至恰好完全反應(yīng)。溶液中I3-的物質(zhì)的量[n(I3-)]隨反應(yīng)時(shí)間(t)的變化曲線如圖1所示。開始階段。N(I3-)逐漸增大的原因是_______________。

（2）用海帶提取碘時(shí)，需用氯氣將碘離子氧化成單質(zhì)。酸性條件下，若氯氣過量就能將碘單質(zhì)進(jìn)一步氧化成碘酸根離子，寫出氯氣與碘單質(zhì)反應(yīng)的離子方程式：____________。

（3）科研小組用新型材料Ag/TiO2對(duì)溶液中碘離子進(jìn)行吸附研究。如圖2是不同PH條件下，碘離子吸附效果的變化曲線。據(jù)此推斷Ag/TiO2材料最適合吸附____（填“酸性”“中性”或“堿性”）溶液中的I-。

（4）氯化銀復(fù)合吸附劑也可有效吸附碘離子。氯化銀復(fù)合吸附劑對(duì)碘離子的吸附反應(yīng)為I-(aq)+AgCl(s)

AgI(s)+Cl-(aq)，反應(yīng)達(dá)到平衡后溶液中c(I-)=________[用c(Cl-)、Kap(AgCl)和Kaq(AgI)表示]。該方法去除碘離子的原理是________________。

Answer 1

【答案】ΔH1+2ΔH2開始階段，SO2和I2反應(yīng)生成的I-的濃度不斷增大，I2(aq)+I-(aq) I3-(aq)的反應(yīng)平衡向右移動(dòng)，n(I3-)不斷增加5Cl2+I2+7H2O=2IO3-+10Cl-+12H+中性 AgI的溶度積比AgCl的溶度積小

【解析】試題分析：本題為化學(xué)反應(yīng)原理綜合題，涉及反應(yīng)熱的計(jì)算、蓋斯定律，氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，圖像分析和沉淀溶解平衡等，結(jié)合相關(guān)基本知識(shí)進(jìn)行作答。

（1）①已知：反應(yīng)Ⅰ：SO2（g）+I2（aq）+2H2O（l）=2HI（aq）+H2SO4（aq）△H1；反應(yīng)Ⅱ：HI（aq）=1/2H2（g）+1/2I2（aq） △H2，根據(jù)蓋斯定律：Ⅰ+Ⅱ×2得反應(yīng)：SO2(g)+2H2O(1)=H2SO4(aq)+H2(g)的△H=ΔH1+2ΔH2；②n(I3-)逐漸增大的原因是開始階段，SO2和I2反應(yīng)生成的I-的濃度不斷增大，I2(aq)+I-(aq) I3-(aq)的反應(yīng)平衡向右移動(dòng)，n(I3-)不斷增加。

（2）酸性條件下，氯氣將碘單質(zhì)氧化成碘酸根離子,本身被還原為氯離子，利用化合價(jià)升降法結(jié)合原子守恒、電荷守恒配平，反應(yīng)的離子方程式為5Cl2+I2+7H2O=2IO3-+10Cl-+12H+。

（3）分析圖2知pH=7時(shí)Ag/TiO2對(duì)溶液中碘離子的吸附率最高，據(jù)此推斷Ag/TiO2材料最適合吸附中性溶液中的I-。

（4）反應(yīng)：I-(aq)+AgCl(s)AgI(s)+Cl-(aq)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K= c(Cl-) / c(I-)=c(Cl-) c(Ag+)/ c(I-)c(Ag+)= Ksp(AgCl)/ Ksp(AgI)， c(I-)=。該方法去除碘離子的原理是AgI的溶度積比AgCl的溶度積小，沉淀易向更難溶的方向轉(zhuǎn)化。