问题 填空题

大气中的部分碘源于O3对海水中I的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。

(1)O3将I氧化成I2的过程由3步反应组成:

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

总反应的化学方程式为_________________________________,

其反应热ΔH=______________。

(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I(aq) I3-(aq),其平衡常数表达式为________。

(3)为探究Fe2对O3氧化I反应的影响(反应体系如图1),某研究小组测定两组实验中I3-浓度和体系pH,结果见图2和下表。

编号反应物反应前pH反应前pH
第1组O3+I5.211.0
第2组O3+I+Fe25.24.1
 

①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是______________。

②图1中的A为________。由Fe3生成A的过程能显著提高I的转化率,原因是____________________。

③第2组实验进行18 s后,I3-浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。

A.c(H)减小

B.c(I)减小

C.I2(g)不断生成

D.c(Fe3)增加

(4)据图2,计算3~18 s内第2组实验中生成I3-的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。

答案

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

(2)K=

(3)①H被消耗,其浓度降低 ②Fe2 Fe3氧化I生成I2,使I的转化率显著提高 ③BD

(4)反应时间:18 s-3 s=15 s,I3-浓度变化: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

利用盖斯定律、化学反应速率、化学平衡的影响因素等分析及计算,逐步解决问题。

(1)根据盖斯定律,由①+②+③可得总反应为2I(aq)+O3(g)+2H(aq)=I2(aq)+O2(g)+H2O(l),则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。(2)所给反应的平衡常数表达式为K=。(3)①第1组实验中,pH升高是因为反应消耗了H。②图1中的A为Fe2,由Fe3生成Fe2的过程中,I被氧化为I2,因此I的转化率显著提高。③导致I3-浓度下降的原因是c(Fe3)增加,使c(I)减小,平衡I2(aq)+I(aq)I3-(aq)逆向移动。(4)v(I3-)=≈5.5×10-4mol·(L·s)-1

点拨:知识:反应热、化学反应速率、化学平衡常数。能力:考查考生对化学反应原理的理解能力。试题难度:中等。

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