Question

3．碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途．回答下列問題：
①大量的碘富集在海藻中，用水浸取后濃縮，再向濃縮液中加MnO₂和H₂SO₄，即可得到I₂，該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為MnSO₄．
②已知反應(yīng)2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）的△H=+11kJ•mol^-1，1molH₂（g）、1molI₂（g）分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別需要吸收436KJ、151KJ的能量，則1molHI（g）分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為299kJ．
③Bodensteins研究了下列反應(yīng)：2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）
在716K時(shí)，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x（HI）與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如表：

t/min	0	20	40	60	80	120
X（HI）	1	0.91	0.85	0.815	0.795	0.784
X（HI）	0	0.60	0.73	0.773	0.780	0.784

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為：$\frac{0.108×0.108}{078{4}^{2}}$．
上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為v_正=k_正x²（HI），逆反應(yīng)速率為v_逆=k_逆x（H₂）x（I₂），其中k_正、k_逆為速率常數(shù)，則k_逆為$\frac{{K}_{正}}{K}$（以K和k_正表示）．若k_正=0.0027min^-1，在t=40min時(shí)，v_正=1.95×10^-3min^-1．

Answer 1

分析 ①海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反應(yīng)中I元素發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn元素被還原，還原產(chǎn)物應(yīng)為硫酸錳；
②正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量-化學(xué)鍵生成時(shí)需放出的能量=反應(yīng)吸收的熱量；
③表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反應(yīng)進(jìn)行建立平衡，由第一列數(shù)據(jù)可知，平衡時(shí)HI物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.784，則氫氣、碘蒸汽總物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為1-0.784=0.216，而氫氣、與碘蒸汽物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相等均為0.108，反應(yīng)前后氣體體積不變，用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（{H}_{2}）c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$計(jì)算；
到達(dá)平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，結(jié)合平衡常數(shù)表達(dá)式，可知k_逆的表達(dá)式；
在t=40min時(shí)，x（HI）=0.85，代入正反應(yīng)速率表達(dá)式v_正=k_正x²（HI）計(jì)算．

解答 解：①海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反應(yīng)中I元素發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn元素被還原，還原產(chǎn)物應(yīng)為硫酸錳，
故答案為：MnSO₄；
②設(shè)1molHI（g）分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為x kJ，則：2x kJ-436kJ-151kJ=11kJ，解得x=299，
故答案為：299；
③表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反應(yīng)進(jìn)行建立平衡，由第一列數(shù)據(jù)可知，平衡時(shí)HI物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.784，則氫氣、碘蒸汽總物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為1-0.784=0.216，而氫氣、與碘蒸汽物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相等均為0.108，反應(yīng)前后氣體體積不變，用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，則平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}）c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$=$\frac{0.108×0.108}{078{4}^{2}}$，到達(dá)平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，則k_正x²（HI）=k_逆x（H₂）x（I₂），則k_逆=k_正×$\frac{{x}^{2}（HI）}{x（{H}_{2}）x（{I}_{2}）}$=$\frac{{K}_{正}}{K}$，
在t=40min時(shí)，正反應(yīng)建立平衡的x（HI）=0.85，則v_正=k_正x²（HI）=0.0027min^-1×0.85²=1.95×10^-3min^-1，

故答案為：$\frac{0.108×0.108}{078{4}^{2}}$；$\frac{{K}_{正}}{K}$；1.95×10^-3．

點(diǎn)評 本題比較綜合，題目難度中等，涉及考查氧化還原反應(yīng)、反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算及影響因素、平衡移動(dòng)等，屬于拼合型題目，側(cè)重考查學(xué)生自學(xué)能力、分析解決問題的能力，注意表中數(shù)據(jù)為不同方向建立的平衡，題目中沒有明確，增大題目難度．