Question

20．碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途．回答下列问题：
（1）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO₂和H₂SO₄，即可得到I₂，该反应的还原产物为MnSO₄．
（2）上述浓缩液中含有I^-、Cl^-等离子，取一定量的浓缩液，向其中不断滴加AgNO₃溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中$\frac{{c（{I^-}）}}{{c（C{l^-}）}}$为：5.0×10^-7，已知K_sp（AgCl）=1.7×10^-10，K_sp（AgI）=8.5×10^-17．
（3）已知反应2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）△H=+11kJ•mol^-1，1mol H₂（g）、1mol I₂（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为299kJ．
（4）已知反应：H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），在457.6℃时，将0.2molH₂和0.1mol I₂气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得HI的体积分数为20%，则该反应的平衡常数K为：K=$\frac{{c}^{2}（HI）}{c（{I}_{2}）c（{H}_{2}）}$=$\frac{（2×0.003）^{2}}{（0.02-0.003）（1-0.003）}$=0.3（必须先列出表达式并计算出结果）．
（5）已知次碘酸钠是一种氧化剂，比次氯酸钠和次溴酸钠稳定．25℃时HIO的电离常数为2.5×10^-9，则该温度下0.01mol/L的NaIO溶液的pH=10.3．（提示：lg5=0.7，lg2=0.3）

Answer 1

分析 （1）海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反应中I元素发生氧化反应，Mn元素被还原，还原产物应为硫酸锰；
（2）当AgCl开始沉淀时，说明溶液中的c（I^-）和c（Cl^-）均已达到饱和状态，因此可以根据溶度积表达式进行计算，溶液中 $\frac{c（{I}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{Ksp（AgI）}{Ksp（AgCl）}$；
（3）正反应为吸热反应，化学键断裂时需吸收的能量-化学键生成时需放出的能量=反应吸收的热量；
（4）依据化学平衡三行计算列式，在457.6℃时，将0.2molH₂和0.1mol I₂气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得HI的体积分数为20%，设反应的氢气物质的量浓度为x，
                 H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），
起始量（mol/L）  0.02    0.01       0
变化量（mol/L）  x        x         2x
平衡量（mol/L）0.02-x   0.01-x      2x
结合碘化氢体积分数计算x，平衡常数等于生成物浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积；
（5）该温度下0.01mol/L的NaIO溶液中存在水解平衡，IO^-+H₂O?HIO+OH^-，Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HIO）}{c（I{O}^{-}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$．

解答 解：（1）海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反应中I元素发生氧化反应，Mn元素被还原，还原产物应为硫酸锰，故答案为：MnSO₄；
（2）当AgCl开始沉淀时，说明溶液中的c（I^-）和c（Cl^-）均已达到饱和状态，因此可以根据溶度积表达式进行计算，溶液中$\frac{c（{I}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{Ksp（AgI）}{Ksp（AgCl）}$=$\frac{8.5×1{0}^{-17}}{1.8×1{0}^{-10}}$$\frac{8.5×1{0}^{-17}}{1.7×1{0}^{-10}}$=5.0×10^-7，
故答案为：5.0×10^-7；
（3）2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）△H=+11kJ•mol^-1，设1molHI（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为x kJ，则：2x kJ-436kJ-151kJ=11kJ，解得x=299，
故答案为：299；
（4）设反应的氢气物质的量浓度为x，
                 H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），
起始量（mol/L）  0.02    0.01       0
变化量（mol/L）  x        x         2x
平衡量（mol/L）0.02-x   0.01-x      2x
$\frac{2x}{0.02-x+0.01-x+2x}$×100%=20%
x=0.003mol/L，
平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（HI）}{c（{I}_{2}）c（{H}_{2}）}$=$\frac{（2×0.003）^{2}}{（0.02-0.003）（0.01-0.003）}$=0.3，
故答案为：0.3；
（5）25℃时HIO的电离常数为2.5×10^-9，则该温度下0.01mol/L的NaIO溶液中存在水解平衡，IO^-+H₂O?HIO+OH^-，Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HIO）}{c（I{O}^{-}）}$=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HIO）}{c（I{O}^{-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{1{0}^{-14}}{2.5×1{0}^{-9}}$=4×10^-6，c（OH^-）=$\sqrt{\frac{4×1{0}^{-6}}{0.01}}$=2×10^-4mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-4}}$=5×10^-11mol/L，
PH=-lgc（H⁺）=11-lg5=11-0.7=10.3，故答案为：10.3．

点评 本题比较综合，涉及考查氧化还原反应、反应热计算、化学平衡常数计算等，属于拼合型题目，侧重考查学生自学能力、分析解决问题的能力，注意水解平衡和电离平衡的关系计算，题目难度中等．