Question

化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS₂晶体，发生如下反应：
TaS₂（s）＋2I₂（g）TaI₄（g）＋S₂（g）　ΔH>0（I）
反应（Ⅰ）的平衡常数表达式K＝________，若K＝1，向某恒容容器中加入1 mol I₂（g）和足量TaS₂（s），I₂（g）的平衡转化率为________。
（2）如图所示，反应（Ⅰ）在石英真空管中进行，先在温度为T₂的一端放入未提纯的TaS₂粉末和少量I₂（g），一段时间后，在温度为T₁的一端得到了纯净TaS₂晶体，则温度T₁________T₂（填“>”“<”或“＝”）。上述反应体系中循环使用的物质是________。

（3）利用I₂的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢样中的硫转化成H₂SO₃，然后用一定浓度的I₂溶液进行滴定，所用指示剂为________，滴定反应的离子方程式为______________________。
（4）25℃时，H₂SO₃HSO₃^-＋H^＋的电离常数K_a＝1×10^－2mol·L^－1，则该温度下NaHSO₃水解反应的平衡常数K_h＝________mol·L^－1，若向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，则溶液中将________（填“增大”“减小”或“不变”）。

Answer 1

（1）[c（TaI₄）·c（S₂）]/c²（I₂）　66.7%　（2）＜　I₂　（3）淀粉　I₂＋H₂SO₃＋H₂O=4H^＋＋2I^－＋SO₄^2-
（4）1×10^－12　增大

结合题给可逆反应的特点，应用化学平衡移动原理，分析化学平衡、电离平衡和水解平衡问题。
（1）反应（Ⅰ）中，TaS₂为固体，则平衡常数表达式K＝[c（TaI₄）·c（S₂）/c²（I₂）]。设平衡时，I₂转化的物质的量为x，则有
　　　　　　TaS₂（s）＋2I₂（g）TaI₄（g）＋S₂（g）
起始/mol           1       0     0
转化/mol            x      0.5x   0.5x
平衡/mol         1－x      0.5x    0.5x
此时平衡常数K为1，则有[（0.5x）·（0.5x）]/（1－x）²＝1，从而可得x＝2/3 mol，I₂（g）的转化率为（2/3 mol）/1 mol×100%≈66.7%。
（2）由题意可知，未提纯的TaS₂粉末变成纯净TaS₂晶体，要经过两步转化：①TaS₂＋2I₂=TaI₄＋S₂，②TaI₄＋S₂=TaS₂＋2I₂，即反应（Ⅰ）先在温度T₂端正向进行，后在温度T₁端逆向进行，反应（Ⅰ）的ΔH大于0，因此温度T₁小于T₂，该过程中循环使用的是I₂。
（3）淀粉遇单质I₂显蓝色，利用I₂溶液滴定H₂SO₃时，常用淀粉作指示剂，达到终点时，溶液由无色变成蓝色，滴定反应的离子方程式为I₂＋H₂SO₃＋H₂O=4H^＋＋2I^－＋SO₄^2-。
（4）H₂SO₃的电离常数K_a＝[c（HSO₃^-）·c（H^＋）]/c（H₂SO₃）＝1×10^－2 mol·L^－1，水的离子积常数K_W＝c（H^＋）·c（OH^－）＝1×10^－14mol²·L^－2，综上可得K_a＝[c（HSO₃^-）·K_W]/[c（H₂SO₃）·c（OH^－）]。NaHSO₃溶液中HSO₃^-的水解反应为HSO₃^-＋H₂OH₂SO₃＋OH^－，则水解平衡常数K_h＝[c（H₂SO₃）·c（OH^－）]/c（HSO₃^-）＝K_W/K_a＝（1×10^－14mol²·L^－2）/（1×10^－2mol·L^－1）＝1×10^－12mol·L^－1。NaHSO₃溶液中加入少量I₂，二者发生氧化还原反应，溶液中c（HSO₃^-）减小，HSO₃^-的水解程度增大，c（H₂SO₃）/c（HSO₃^-）将增大。
点拨：知识：平衡常数及转化率；平衡移动及影响因素；氧化还原滴定及指示剂的选择；电离平衡常数和水解平衡常数的计算。能力：考查考生的综合应用能力、分析问题和解决问题的能力，以及简单计算的能力。试题难度：较大。