Question

12．大气中的部分碘源于O₃对海水中I?的氧化．某科学小组进行O₃与含I?溶液反应的相关研究．

（1）O₃将I?氧化生成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
用热化学方程式表示O₃氧化I?生成I₂的反应O₃（g）+2I^-（aq）+2H⁺（aq）═I₂（aq）+H₂O（l）+O₂（g）△H=△H₁+△H₂+△H₃．
（2）O₃在水中易分解，一定条件下，O₃的浓度减少一半时所需的时间（t）如下表所示．已知：O₃的起始浓度为0.0216mol/L．

pH t/min T/℃	3.0	4.0	5.0	6.0
20	301	231	169	58
30	158	108	48	15
50	31	26	15	7

①在30℃、pH=4.0条件下，O₃的分解速率为1.00×10^-4 mol/（L•min）．
②pH增大能加速O₃分解，表明对O₃分解起催化作用的是OH^-．
③根据表中数据，推测O₃在下列条件下分解速率依次增大的顺序为b、a、c（填字母代号）．
a．40℃、pH=3.0      b．10℃、pH=4.0      c．30℃、pH=7.0
（3）I₂在KI溶液中存在下列平衡：I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）．测得不同温度下该反应的平衡常数如图1所示，下列说法正确的是B．
A．反应I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）的△H＞0
B．利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质
C．在上述平衡体系中加入苯，平衡不移动
D．25℃时，在上述平衡体系中加入少量KI固体，平衡常数K小于680
（4）将I₂溶于CCl₄中，得到紫红色的溶液，再加入一定浓度的KI溶液，现象如图2所示：
①上层溶液中含碘元素的微粒有I^-、I₂、I₃^-（用化学符号表示）．
②由实验现象可推测关于I₂溶解性的结论是在此温度下，I₂在KI溶液中的溶解性比在CCl₄中强．

Answer 1

分析 （1）反应为O₃氧化I^-生成I₂，根据盖斯定律①+②+③可得总反应以及△H；
（2）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
②pH增大，则OH^-浓度增大；
③根据pH和温度判断达到平衡所用的时间的范围，可判断分解速率；
（3）A．由图温度越高K值越小，反应I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）的△H＜0
B．硫难溶于水，而碘单质与I^-形成I₃^-而溶于水，可以达到除去少量碘的目的；
C．加入苯，碘能溶于苯，这样水中碘的浓度变小，平衡向逆左移动；
D．平衡常数只受温度影响，与物质的浓度无关；
（4）①上层溶液是碘化钾的水溶液，存在平衡I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq），中含碘元素的微粒有I^-、I₂、I₃^-；
②由实验现象可推测关于I₂溶解性的结论是在此温度下，I₂在KI溶液中的溶解性比在CCl₄中强．

解答 解：（1）将所给的三个反应：①+②+③可得总反应：2I^-（aq）+O₃（g）+2H⁺（aq）=I₂（aq）+O₂（g）+H₂O（l），△H=△H₁+△H₂+△H₃，
故答案为：O₃（g）+2I^-（aq）+2H⁺（aq）═I₂（aq）+H₂O（l）+O₂（g）△H=△H₁+△H₂+△H₃；
（2）①v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.0108mol/L}{108min}$=1.00×10^-4mol/（L•min），故答案为：1.00×10^-4；
②pH增大，则OH^-浓度增大，pH增大能加速O₃分解，表明对O₃分解起催化作用的是OH^-，故答案为：OH^-；
③由表中数据可知，40°C、pH=3.0时，所需时间在31min～158min之间；
10°C、pH=4.0时，所需时间＞231min；
30°C、pH=7.0时，所需时间＜15min，则分解速率依次增大的顺序为b、a、c，
故答案为：b、a、c．
（3）A．由表中数据可知，温度越大平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，故正反应方向为放热反应，即△H＜0，故A错误；
B．硫难溶于水，而碘单质与I^-形成I₃^-而溶于水，可以达到除去少量碘的目的，故B正确；
C．加入苯，碘能溶于苯，这样水中碘的浓度变小，平衡向逆左移动，故C错误；
D．加入KI固体，平衡向右移动，但平衡常数只受温度影响，与物质的浓度无关，加入少量KI固体，平衡常数K不变，故D错误；
故选B；
（4）①上层溶液是碘化钾的水溶液，存在平衡I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq），中含碘元素的微粒有I^-、I₂、I₃^-，故答案为：I^-、I₂、I₃^-；
②由实验现象可推测关于I₂溶解性的结论是在此温度下，I₂在KI溶液中的溶解性比在CCl₄中强，故答案为：在此温度下，I₂在KI溶液中的溶解性比在CCl₄中强．

点评 本题考查化学反应速率的影响因素的实验探究，和温度对化学平衡的影响、化学平衡常数及影响元素，难度不大，注意对基础知识的理解掌握．．