题目内容

5．臭氧是一种强氧化剂可与碘化钾水溶液发生反应生成氧气和单质碘．向反应后的溶液中滴入酚酞，溶液变为红色．
（1）试写出该反应的化学方程式（Ⅰ）：O3+2KI+H2O→O2+I2+2KOH．
（2）该反应体系中还伴随着化学反应（Ⅱ）：I2（aq）+I-（aq）?I3-（aq）．
反应Ⅱ的平衡常数表达式为：$\frac{c（{{I}_{3}}^{-}）}{c（{I}_{2}）•c（{I}^{-}）}$．
（3）根据如图，计算反应Ⅱ中3-18s内用I2表示的反应速率为5.5×10-3mol•L-1•s-1．为探究Fe2+对上述O3氧化I-反应的影响，将O3通入含Fe2+和 I-的混合溶液中．
（4）试预测因Fe2+的存在可能引发的化学反应（请用文字描述，如：“碘离子被臭氧氧化为碘单质”）
①亚铁离子被臭氧氧化为铁离子．
②铁离子水解生成氢氧化铁沉淀；该反应的过程能显著降低溶液的pH，并提高反应（Ⅰ）中Ⅰ-的转化率，原因是：Fe3+形成Fe（OH）3过程中消耗OH-，使反应I的平衡向着正反应方向移动，促进I-转化．
（5）利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量．做法是将钢铁中的硫转化为H2SO3，然后以淀粉为指示剂，用一定浓度的I2溶液进行滴定．综合上述各步反应及已有知识，可推知氧化性强弱关系正确的是abd（填序号）．
a．Fe3+＞I2        b．O3＞Fe3+        c．I2＞O2        d．I2＞SO42-．

分析 （1）根据“臭氧是一种强氧化剂可与碘化钾水溶液发生反应生成氧气和单质碘”写出该反应的离子方程式；
（2）化学平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，据此写出该反应的平衡常数表达式；
（3）根据v=$\frac{△c}{△t}$及化学反应速率与化学计量数的关系计算出反应Ⅱ中3-18s内用I2表示的反应速率；
（4）亚铁离子具有较强还原性，易被氧化成铁离子，铁离子水解生成氢氧化铁，导致反应Ⅰ向着正向移动，从而使提高了反应（Ⅰ）中Ⅰ-的转化率；
（5）根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物进行分析．

解答 解：（1）臭氧是一种强氧化剂可与碘化钾水溶液发生反应生成氧气和单质碘，反应的离子方程式为：O3+2KI+H2O→O2+I2+2KOH，
故答案为：O3+2KI+H2O→O2+I2+2KOH；
（2）反应I2（aq）+I-（aq）?I3-（aq）的平衡常数表达式为：K=$\frac{c（{{I}_{3}}^{-}）}{c（{I}_{2}）•c（{I}^{-}）}$，
故答案为：$\frac{c（{{I}_{3}}^{-}）}{c（{I}_{2}）•c（{I}^{-}）}$；
（3）反应Ⅱ中3-18s内I3-的浓度变化为：11.8mol/L-3.5mol/L=8.3×10-3mol/L，则反应Ⅱ中3-18s内用I3-表示的反应速率为：v（I3-）=$\frac{8.3×1{0}^{-3}mol/L}{15s}$=5.5×10-3mol•L-1•s-1，化学反应速率与化学计量数成正比，则v（I3-）=v（I2）=$\frac{8.3×1{0}^{-3}mol/L}{15s}$=5.5×10-3mol•L-1•s-1，
故答案为：5.5×10-3mol•L-1•s-1；
（4）①Fe2+的还原性较强，则亚铁离子被臭氧氧化为铁离子，
故答案为：亚铁离子被臭氧氧化为铁离子；
②铁离子在溶液中易发生水解反应生成氢氧化铁，该过程中消耗OH-，使反应I的平衡向着正反应方向移动，促进I-转化，提高了反应（Ⅰ）中Ⅰ-的转化率，
故答案为：铁离子水解生成氢氧化铁沉淀；Fe3+形成Fe（OH）3过程中消耗OH-，使反应I的平衡向着正反应方向移动，促进I-转化；
（5）利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量，发生反应为H2SO3+I2+H2O=4H++SO42-+2I-，证明氧化性I2＞SO42-；结合以上分析及已知知识还可知氧化性：Fe3+＞I2、O3＞Fe3+，
故答案为：a b d．

点评 本题考查较为综合，涉及物质的量浓度随时间变化的曲线、化学反应速率的计算、氧化还原反应、化学平衡常数的应用等知识，题目难度中等，注意掌握常见化学用语的书写原则，明确化学平衡、化学反应速率的影响因素，试题侧重考查学生的分析能力及灵活应用能力．

练习册系列答案
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