Question

大氣中的部分碘源于O3對海水中I－的氧化。將O3持續通入NaI溶液中進行模擬研究。

（1）O3將I－氧化成I2的過程由3步反應組成：

①I－（aq）＋O3（g）=IO－（aq）＋O2（g）ΔH1

②IO－（aq）＋H＋（g）=HOI（aq）ΔH2

③HOI（aq）＋I－（aq）＋H＋（aq）=I2（aq）＋H2O（l）ΔH3

總反應的化學方程式為_________________________________，

其反應熱ΔH＝______________。

（2）在溶液中存在化學平衡：I2（aq）＋I－（aq） I3-（aq），其平衡常數表達式為________。

（3）為探究Fe2＋對O3氧化I－反應的影響（反應體系如圖1），某研究小組測定兩組實驗中I3-濃度和體系pH，結果見圖2和下表。

編號	反應物	反應前pH	反應前pH
第1組	O3＋I－	5.2	11.0
第2組	O3＋I－＋Fe2＋	5.2	4.1

 

①第1組實驗中，導致反應后pH升高的原因是______________。

②圖1中的A為________。由Fe3＋生成A的過程能顯著提高I－的轉化率，原因是____________________。

③第2組實驗進行18 s后，I3-濃度下降。導致下降的直接原因有（雙選）________。

A．c（H＋）減小

B．c（I－）減小

C．I2 （g）不斷生成

D．c（Fe3＋）增加

（4）據圖2，計算3～18 s內第2組實驗中生成I3-的平均反應速率（寫出計算過程，結果保留兩位有效數字）。

 

Answer 1

（1）O3（g）＋2I－（aq）＋2H＋（aq）=O2（g）＋I2（aq）＋H2O（l）　ΔH1＋ΔH2＋ΔH3

（2）K＝

（3）①H＋被消耗，其濃度降低　②Fe2＋　Fe3＋氧化I－生成I2，使I－的轉化率顯著提高　③BD

（4）反應時間：18 s－3 s＝15 s，I3-濃度變化：11.8×10－3mol·L－1－3.5×10－3mol·L－3mol·L－1＝8.3×10－3mol·L－1，v（I3-）＝≈5.5×10－4mol·（L·s）－1

【解析】利用蓋斯定律、化學反應速率、化學平衡的影響因素等分析及計算，逐步解決問題。

（1）根據蓋斯定律，由①＋②＋③可得總反應為2I－（aq）＋O3（g）＋2H＋（aq）=I2（aq）＋O2（g）＋H2O（l），則ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。（2）所給反應的平衡常數表達式為K＝。（3）①第1組實驗中，pH升高是因為反應消耗了H＋。②圖1中的A為Fe2＋，由Fe3＋生成Fe2＋的過程中，I－被氧化為I2，因此I－的轉化率顯著提高。③導致I3-濃度下降的原因是c（Fe3＋）增加，使c（I－）減小，平衡I2（aq）＋I－（aq）??I3-（aq）逆向移動。（4）v（I3-）＝≈5.5×10－4mol·（L·s）－1。

點撥：知識：反應熱、化學反應速率、化學平衡常數。能力：考查考生對化學反應原理的理解能力。試題難度：中等。