Question

15．碘及其化合物在生產、生活和科技等方面都有著重要的應用．回答下列問題：
（1）碘不宜溶于水，但易溶于碘化鉀溶液并生成多碘離子，反應如下：
①I₂（s）+I^-（aq）?I₃^-（aq）△H＜0；②I₂（s）+2I^-（aq）?I₄^2-（aq）
反應②的平衡常數(shù)的表達式為K=$\frac{c（{{I}_{4}}^{2-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$．溫度升高時，反應①的平衡常數(shù)將減�。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p小”或“不變”）
（2）碘與鎢在一定溫度下，可發(fā)生如下可逆反應：W（s）+I₂（g）?WI₂（g）現(xiàn)準確稱取0.508g碘和0.736g金屬鎢放置于50.0mL的密閉容器中，并加熱使其反應．如圖是混合氣體中的WI₂蒸氣的物質的量隨時間變化關系的圖象[n（WI₂）～t]，其中曲線Ⅰ（0～t₂時間段）的反應溫度為450℃，曲線Ⅱ（從t₂時刻開始）的反應溫度為530℃


①該反應△H＜0（填“＞”或“＜”）．
②反應從開始到t₁（t₁=3min）時間內的平均速率v（I₂）=1.20×10^-2mol•L^-1•min^-1
③在450℃時，該反應的平衡常數(shù)K=9．
④能夠說明上述反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的有B、C（填選項字母）
A．I₂與WI₂的濃度相等
B．單位時間內，金屬鎢消耗的物質的量與單質碘生成的物質的量相等
C．容器內混合氣體的密度不再改變
D．容器內氣體壓強不發(fā)生變化
（3）I₂O₅是白色粉末狀固體，可用作氧化劑使H₂S、CO、HC1等氧化，在合成氨工業(yè)中常用I₂O₅來定量測量CO的含量．已知：①2I₂（s）+5O₂（g）=2I₂O₅（s）△H=-75.56kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ•mol^-1．寫出CO（g）與I₂O₅（s）反應析出固態(tài)I₂的熱化學方程式：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物濃度系數(shù)次冪之積除以反應物濃度系數(shù)之積，結合化學方程式書寫平衡常數(shù)表達式；根據(jù)溫度對平衡的影響分析；
（2）①根據(jù)溫度對化學平衡的影響并結合圖象分析；
②先根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$結合圖象計算WI₂的反應速率，再根據(jù)反應速率之比等于計量數(shù)之比計算v（I₂）；
③化學平衡常數(shù)等于生成物濃度系數(shù)次冪之積除以反應物濃度系數(shù)之積；
④反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發(fā)生變化，據(jù)此進行判斷；
（3）根據(jù)已知熱化學方程式，利用蓋斯定律計算反應熱和書寫熱化學方程式．

解答 解：（1）已知方程式I₂（s）+2I^-（aq）?I₄^2-（aq），則其平衡常數(shù)表達式為：K=$\frac{c（{{I}_{4}}^{2-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$；已知反應①的△H＜0，所以升高溫度平衡向逆方向移動，則平衡常數(shù)減小，
故答案為：$\frac{c（{{I}_{4}}^{2-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$；減��；
（2）①（1）升高溫度，化學平衡向吸熱方向移動；升高溫度時，WI₂的物質的量減少，所以該反應向逆反應方向移動，即逆反應是吸熱反應，所以正反應是放熱反應，△H＜0，故答案為：＜；
②因為v（WI₂）=$\frac{\frac{1.8×1{0}^{-3}mol}{0.05L}}{3min}$=1.20×10^-2　mol•L^-1•min^-1；由于反應速率之比等于計量數(shù)之比，所以v（I₂）=1.20×10^-2mol•L^-1•min^-1，
故答案為：1.20×10^-2mol•L^-1•min^-1；
③反應開始時，碘的物質的量為n=$\frac{0.508g}{254g/mol}$=0.002mol，反應達平衡時生成WI₂1.80×10^-3mol，根據(jù)化學方程式可知，需要碘1.80×10^-3mol參加反應，剩余碘0.0002mol，所以平衡時，c（WI₂）=$\frac{1.80×1{0}^{-3}mol}{0.05L}$=3.6×10^-2mol/L，c（I₂）=$\frac{0.0002mol}{0.05L}$=0.004mol/L，因為W是固體，所以K=$\frac{0.036mol/L}{0.004mol/L}$=9，
故答案為：9；
④反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發(fā)生變化．
A、反應達平衡時，I₂與WI₂的濃度可能相等也可能不等，與反應初始濃度及轉化率有關，所以不能證明達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B、單位時間內，金屬鎢消耗的物質的量與單質碘生成的物質的量相等，該反應的正逆反應速率相等，所以達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C、平衡時各種物質的物質的量，即質量也不變，容器的體積不變，所以密度不再變化，故C正確；
D、該反應是反應前后氣體體積不變的反應，無論反應是否達到平衡狀態(tài)，壓強始終不變，故D錯誤；
故答案為：B、C；
（3）已知熱化學方程式：
①2 I₂（s）+5O₂（g）=2 I₂O₅（s）；△H=-75.56kJ•mol^-1，
②2CO（g）+O₂（g）=2 CO₂（g）；△H=-566.0kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律將方程式②×$\frac{5}{2}$-①×$\frac{1}{2}$得5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）；△H=（-566.0kJ•mol^-1）×-（-75.56kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$=-1377.22kJ/mol，
所以其熱化學反應方程式為：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ/mol，
故答案為：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ/mol．

點評 本題以碘元素及其化合物為載體，考查了平衡常數(shù)、反應速率的計算、影響化學平衡移動的因素、蓋斯定律等知識點，綜合性較強，題目難度中等，解題的關鍵是將題中的信息與基礎知識有機結合起來．