题目内容
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) △H1
②IO－(aq)+H+(aq)
HOI(aq) △H2
③HOI(aq)+ I－(aq)+ H+(aq)I2(aq)+H2O(l)
△H3
总反应的化学方程式为______，其反应△H=______。
（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+对氧化I－反应的影响（反应体系如图），某研究小组测定两组实验中I3－浓度和体系pH，结果见图和下表。
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编号 |
反应物 |
反应前pH |
反应后pH |
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第1组 |
O3+ I－ |
5.2 |
11.0 |
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第2组 |
O3+ I－+ Fe2+ |
5.2 |
4.1 |
①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是_______。
②图13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18s后，I3－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14，计算3～18s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）。
（1）2NaI+O3+H2SO4
Na2SO4+I2+O2+H2O（2分，其他合理答案也给分）
△H1+△H2+△H3（1分）
（2）
或c(I3－)/[c(I2)?c(I－)]（2分）
（3）①臭氧将碘离子氧化为I2的离子方程式为2 I－+O3+2H+I2+O2(g)+H2O，既消耗氢离子又生成水，导致溶液的酸性减弱、pH升高（或者O3将I－氧化成I2的②③步反应为IO－(aq)+H+(aq)
HOI(aq)、HOI(aq)+ I－(aq)+ H+(aq) I2(aq)+H2O(l)，它们不仅消耗氢离子，而且还生成了水）（2分，其他合理表达也给分）
②Fe2+（1分） 因为Fe3+可以将I－直接氧化成I2或2Fe3++2I－==2Fe2++I2，使溶液中c(I2)增大，促使I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡右移，消耗的c(I－)增多（2分，其他合理说法也给分）
③BC（3分，错选不给分，少选且选对给1分）
（4）生成I3－的平均反应速率v(I3－)=
=
≈5.5×10－4mol/(L?s)（3分，其他合理答案也给分）
【解析】
（1）臭氧将碘离子氧化成碘单质的过程由3步反应组成，观察已知3个热化学方程式中的反应物和生成物，不难发现①+②+③不仅可以约去中间产物或中间反应物[如IO－(aq)、HOI(aq)]，而且可得总反应的热化学方程式，即2
I－(aq)+ O3(g) +2H+(aq) I2(aq) +O2(g)+H2O(l)，根据盖斯定律可得其焓变△H=△H1+△H2+△H3；氢离子表示强酸，如硫酸等，将臭氧持续通入NaI溶液中，总反应的化学方程式可以是2NaI+O3+H2SO4Na2SO4+I2+O2+H2O或2NaI+O3+H2SO4===Na2SO4+I2+O2+H2O等；
（2）由化学平衡常数定义式可得，I2(aq)+ I－(aq) I3－(aq)的平衡常数表达式为或c(I3－)/[c(I2)?c(I－)]；
（3）①导致前者反应后pH升高的原因是臭氧将碘离子氧化为I2的总反应的离子方程式为2I－+O3+2H+I2+O2(g)+H2O（或者第②③步反应的反应物中都有氢离子，第③步反应的生成物中有水），既消耗氢离子又生成水，导致溶液的酸性减弱、pH升高；②第一组实验无催化剂，O3将I－氧化成I2分3步进行，第②③步反应都是可逆反应，因此I－的转化率很小；第二组实验有催化剂，能加快反应速率，改变反应的路径，使发生反应所需活化能降低，催化剂的加入将总反应的离子方程式（2I－+O3+2H+I2+O2+H2O）一分为二，先后反应的离子方程式为2Fe2++O3+2H+==2Fe3++O2+H2O、2Fe3++2I－==2Fe2++I2，且催化剂在反应前后的总质量保持不变，因此图13中A为Fe2+；虽然催化剂（或Fe2+）不能使总反应2 I－(aq)+ O3(g)
+2H+(aq) I2(aq) +O2(g)+H2O(l)所达平衡移动，但是它改变反应的路径，由铁离子生成亚铁离子的过程能显著提高碘离子的转化率的原因是Fe3+可以将I－直接氧化成I2或2Fe3++2I－==2Fe2++I2，使溶液中c(I2)增大，进而使I2(aq)+I－(aq) I3－(aq)的平衡右移，二者导致消耗的c(I－)增多；③对比表格中第1、2组实验前后pH可得，第1组pH增大，c(H+)减小，图中第1组实验所得I3－浓度曲线先略为增大后几乎不变，第2组pH减小，c(H+)增大，图中第2组实验所得I3－浓度曲线先显著增大后逐渐减小至无，根据上述分析可得，若c(H+)减小，I3－浓度不会下降，A项错误；若c(I－)减小，则反应③HOI(aq)+I－(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l)的平衡左移，c(I2)也减小，导致I2(aq)+I－(aq) I3－(aq)的平衡左移，所以I3－浓度下降，B项正确；若I2(g)不断生成，导致I2(aq)I2(g)的溶解平衡右移，既使溶液中c(I2)减小，又使 I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡左移，则I3－浓度下降，C项正确；若c(Fe3+)增加，Fe3+将I－直接氧化成I2或发生反应2Fe3++2I－==2Fe2++I2，则溶液中c(I2)增大，而海水中c(I－)略为减小或忽略不计，导致I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡右移，I3－浓度增大，D项错误；
（4）读图14，3～18s内第2组实验中I3－浓度由 3.5×10－3mol/L增加到11.8×10－3mol/L，则生成I3－的平均反应速率v(I3－)==≈5.5×10－4mol/(L?s)，此问需要注意纵坐标中 “c(I3－)/ 10－3mol?L－1”隐含的信息，计算时需要图中所得数据乘以“×10－3 mol?L－1”。
【考点定位】本题以大气中的部分碘源于O3对海水中I－的氧化为背景考查了考生对中学化学的重要原理掌握情况；考查考生对热化学方程式含义、盖斯定律的理解，以及利用盖斯定律进行有关反应热计算的能力。考查考生对化学反应可逆性、平衡常数表达式的书写的理解程度；考查考生考查考生正确判断、解释和说明有关化学现象和问题的能力；考查考生对浓度、催化剂等外界因素对平衡移动的影响等知识的理解；考查考生读解图表、提取信息的能力；考查考生对化学反应速率概念、计算方法以及影响速率的因素的了解和理解。
I2+O2+H2O
I2+O2+H2O可知消耗酸，所以pH升高
（1）O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成：
HOI(aq) △H2
（3） 为探究Fe2+ 对O3氧化I-反应的影响（反应体如图13），某研究小组测定两组实验中I3-浓度和体系pH，结果见图14和下表。
（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）△H1
②IO-（aq）+H+（aq）?HOI（aq）△H2
③HOI（aq）+I-（aq）+H+（aq）?I2（aq）+H2O（l）△H3
总反应的化学方程式为 ，其反应△H=
（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 | 反应后pH |
| 第1组 | O3+I- | 5.2 | 11.0 |
| 第2组 | O3+I-+Fe2- | 5.2 | 4.1 |
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18s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3-18s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）．