Question

20．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，該反應的還原產物為MnSO₄．
（2）上述濃縮液中含有I^-、Cl^-等離子，取一定量的濃縮液，向其中不斷滴加AgNO₃溶液，當AgCl開始沉淀時，溶液中$\frac{{c（{I^-}）}}{{c（C{l^-}）}}$為：5.0×10^-7，已知K_sp（AgCl）=1.7×10^-10，K_sp（AgI）=8.5×10^-17．
（3）已知反應2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）△H=+11kJ•mol^-1，1mol H₂（g）、1mol I₂（g）分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436kJ、151kJ的能量，則1molHI（g）分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為299kJ．
（4）已知反應：H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），在457.6℃時，將0.2molH₂和0.1mol I₂氣態混合物充入10L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得HI的體積分數為20%，則該反應的平衡常數K為：K=$\frac{{c}^{2}（HI）}{c（{I}_{2}）c（{H}_{2}）}$=$\frac{（2×0.003）^{2}}{（0.02-0.003）（1-0.003）}$=0.3（必須先列出表達式并計算出結果）．
（5）已知次碘酸鈉是一種氧化劑，比次氯酸鈉和次溴酸鈉穩定．25℃時HIO的電離常數為2.5×10^-9，則該溫度下0.01mol/L的NaIO溶液的pH=10.3．（提示：lg5=0.7，lg2=0.3）

Answer 1

分析 （1）海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反應中I元素發生氧化反應，Mn元素被還原，還原產物應為硫酸錳；
（2）當AgCl開始沉淀時，說明溶液中的c（I^-）和c（Cl^-）均已達到飽和狀態，因此可以根據溶度積表達式進行計算，溶液中 $\frac{c（{I}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{Ksp（AgI）}{Ksp（AgCl）}$；
（3）正反應為吸熱反應，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；
（4）依據化學平衡三行計算列式，在457.6℃時，將0.2molH₂和0.1mol I₂氣態混合物充入10L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得HI的體積分數為20%，設反應的氫氣物質的量濃度為x，
                 H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），
起始量（mol/L）  0.02    0.01       0
變化量（mol/L）  x        x         2x
平衡量（mol/L）0.02-x   0.01-x      2x
結合碘化氫體積分數計算x，平衡常數等于生成物濃度的冪次方乘積除以反應物平衡濃度的冪次方乘積；
（5）該溫度下0.01mol/L的NaIO溶液中存在水解平衡，IO^-+H₂O?HIO+OH^-，Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HIO）}{c（I{O}^{-}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$．

解答 解：（1）海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反應中I元素發生氧化反應，Mn元素被還原，還原產物應為硫酸錳，故答案為：MnSO₄；
（2）當AgCl開始沉淀時，說明溶液中的c（I^-）和c（Cl^-）均已達到飽和狀態，因此可以根據溶度積表達式進行計算，溶液中$\frac{c（{I}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{Ksp（AgI）}{Ksp（AgCl）}$=$\frac{8.5×1{0}^{-17}}{1.8×1{0}^{-10}}$$\frac{8.5×1{0}^{-17}}{1.7×1{0}^{-10}}$=5.0×10^-7，
故答案為：5.0×10^-7；
（3）2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）△H=+11kJ•mol^-1，設1molHI（g）分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為x kJ，則：2x kJ-436kJ-151kJ=11kJ，解得x=299，
故答案為：299；
（4）設反應的氫氣物質的量濃度為x，
                 H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），
起始量（mol/L）  0.02    0.01       0
變化量（mol/L）  x        x         2x
平衡量（mol/L）0.02-x   0.01-x      2x
$\frac{2x}{0.02-x+0.01-x+2x}$×100%=20%
x=0.003mol/L，
平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（HI）}{c（{I}_{2}）c（{H}_{2}）}$=$\frac{（2×0.003）^{2}}{（0.02-0.003）（0.01-0.003）}$=0.3，
故答案為：0.3；
（5）25℃時HIO的電離常數為2.5×10^-9，則該溫度下0.01mol/L的NaIO溶液中存在水解平衡，IO^-+H₂O?HIO+OH^-，Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HIO）}{c（I{O}^{-}）}$=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HIO）}{c（I{O}^{-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{1{0}^{-14}}{2.5×1{0}^{-9}}$=4×10^-6，c（OH^-）=$\sqrt{\frac{4×1{0}^{-6}}{0.01}}$=2×10^-4mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-4}}$=5×10^-11mol/L，
PH=-lgc（H⁺）=11-lg5=11-0.7=10.3，故答案為：10.3．

點評 本題比較綜合，涉及考查氧化還原反應、反應熱計算、化學平衡常數計算等，屬于拼合型題目，側重考查學生自學能力、分析解決問題的能力，注意水解平衡和電離平衡的關系計算，題目難度中等．