题目内容

【题目】碘化氢常用于制备碘的化合物和用作有机反应的还原剂。碘化氢不稳定,易分解,碘化氢极易溶于水,其水溶液称为氢碘酸,氢碘酸是强酸,有较强的还原性。

(1)氢碘酸若在空气中长期放置,溶液会变成黄色,其原因是___(用化学方程式来表示)。

(2)实验室中常用干燥的红磷和碘相互接触,加少量水微热,即可生成碘化氢和亚磷酸(H3PO3),该反应的化学方程式为___。

(3)氢气和碘蒸气能直接反应生成碘化氢,H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0。T℃时,向1L恒容密闭容器中充入0.2molH2和0.2molI2(g),5min时反应达到平衡,H2、I2(g)和HI的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图l所示:

①0~5min内,以HI表示的该反应速率v(HI)=___。

②T℃时,该反应的平衡常数K=___。

③6min时,改变的外界条件为___。

④10min时,保持其他条件不变,再向容器中充入0.1molH2、0.1molI2(g)、0.2molHI(g),12min时达到新平衡。在图2中画出10~12min,H2和HI的浓度变化曲线___(曲线上标明H2和HI);0~5min和0~2min时间段,H2的转化率分别用α1、α2表示,则αl___α2(填“>”、“<”或“=”)。

【答案】4HI+O2=2H2O+2I2 2P+3I2+6H2O=2H3PO3+6HI 0.064mol·L-1·min-1 64 降温 <

【解析】

(1)氢碘酸具有较强的还原性,露置在空气中会被空气中的氧气氧化为碘单质,从而使溶液变黄,反应的化学方程式为:4HI+O2=2H2O+2I2。答案为:4HI+O2=2H2O+2I2;

(2)根据题意和氧化还原反应方程式的配平原则,该反应的化学方程式为:2P+3I2+6H2O=2H3PO3+6HI。答案为:2P+3I2+6H2O=2H3PO3+6HI;

(3)①由图像可知,0~5min内,Δc(HI)=0.32mol·L-1,v(HI)= =0.064mol·L-1·min-1。答案为:0.064mol·L-1·min-1;

②T℃时,该反应在5min时达到平衡,由图像可知,平衡时,c(HI)=0.32mol·L-1,c(H2)=c(I2)=0.04mol·L-1,则T℃时该反应的平衡常数K===64。答案为:64;

③6min时,反应物、产物浓度瞬间不变,但随着反应的进行,反应物浓度减少,生成物浓度增加,说明平衡正向移动,由于该正反应为放热反应,故6min时改变的条件是降低温度。答案为:降温;

④10min时,已达到新的平衡,此时c(H2)=c(I2)=0.02mol·L-1,c(HI)=0.36mol·L-1,则K===324。保持其他条件不变,再向容器中充入0.1molH2、0.1molI2(g)、0.2molHI,此时,c(H2)=c(I2)=0.12mol·L-1,c(HI)=0.56mol·L-1,Qc===<K=324,平衡正向移动,c(H2)和c(I2)减小,c(HI)增大,12min时,反应达到新平衡,设10min~12min过程中Δc(H2)=Δc(I2)=xmol·L-1,则12min时,c(H2)=c(I2)=(0.12-x)mol·L-1,c(HI)=(0.56+2x)mol·L-1,则K===324,解得:x=0.08,故12min时,c(H2)=c(I2)=(0.12-0.08)mol·L-1=0.04mol·L-1,c(HI)=(0.56+0.16)mol·L-1=0.72mol·L-1,故10~12min,H2和HI的浓度变化曲线如图所示。

由图示可知,0~5min时,H2的转化率α1=×100%=80%,0~12min时,共充入的n(H2)=0.3mol,12min时,剩余n(H2)=0.04mol·L-1×1L=0.04mol,则0~12min时,H2的转化率α2=×100%≈86.7%,故α1<α2。答案为:;<。

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