Question

12．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用．
（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS₂晶体，发生如下反应：TaS₂（s）+2I₂（g）?TaI₄（g）+S₂（g）：△H＞0    （ I）反应（ I）的平衡常数表达式K=$\frac{c（TaI{\;}_{4}）c（S{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（{I}_{2}）}$；若K=1，向某恒容密闭容器中加入1mol I₂（g）和足量TaS₂（s），I₂（g）的平衡转化率为66.7%．
（2）如图所示，反应（ I）在石英真空管中进行，先在温度为T₂的一端放入未提纯的TaS₂粉末和少量
I₂（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净的TaS₂晶体，则温度T₁＜T₂（选填“＞”、
“＜”或“=”）．上述反应体系中循环使用的物质是I₂．
（3）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，然后用一定浓度的I2溶液进行滴定，所用指示剂为淀粉溶液，滴定反应的离子方程式为：H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-．
（4）25℃时，H₂SO₃?HSO₃^-+H⁺的电离常数Ka=1×10^-2mol/L，则该温度下NaHSO₃的水解平衡常数K_h=1.0×10^-12mol/L，若向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，则溶液中$\frac{c（{H}_{3}S{O}_{3}）}{c（HS{O}_{3}^{-}）}$将增大（填“增大”“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）通过题意求出平衡浓度，带入K值可以得出转化率为66.7%；
（2）通过题意温度T₂端利于反应正向进行，为高温，温度T₁端利于反应向左进行，为低温，所以T₁＜T₂；
（3）因为I₂遇到淀粉会变蓝色，所以可以用淀粉溶液作指示剂；
（4）根据Ka=$\frac{[HS{{O}_{3}}^{-}]•[H+]}{[{H}_{2}SO{\;}_{3}]}$，Kh=$\frac{[H{\;}_{2}SO{\;}_{3}]•K{\;}_{W}}{[HS{O}_{3}{\;}^{-}]•[H{\;}^{+}]}$，代入数据进行计算．

解答 解：（1）根据题意反应（Ⅰ）的平衡常数表达式K=$\frac{c（TaI{\;}_{4}）c（S{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（{I}_{2}）}$；
若K=1，设 I₂的平衡转化率为x，则参加反应的为xmol，平衡时生成TaI₄和S₂各0.5xmol，剩余I₂为（1-x）mol，
根据K=$\frac{c（TaI{\;}_{4}）c（S{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（{I}_{2}）}$=$\frac{0.5x×0.5x}{（1-x）{\;}^{2}}$=1，
解之得：x=66.7%，
故答案为：$\frac{c（TaI{\;}_{4}）c（S{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（{I}_{2}）}$；66.7%；
（2）由所给方程式可知该反应为吸热反应，通过题意温度T₂端利于反应正向进行，为高温，温度T₁端利于反应向左进行，为低温，所以T₁＜T₂，I₂是可以循环使用的物质；
故答案为：＜；I₂；
（3）因为I₂遇到淀粉会变蓝色，所以可以用淀粉溶液作指示剂．离子反应：H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-，
故答案为：淀粉溶液；H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-；
（4）Ka=$\frac{[HS{{O}_{3}}^{-}]•[H+]}{[{H}_{2}SO{\;}_{3}]}$，HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，K_h=$\frac{[H{\;}_{2}SO{\;}_{3}]•K{\;}_{W}}{[HS{O}_{3}{\;}^{-}]•[H{\;}^{+}]}$=1.0×10²×1.0×10^-14=1.0×10^-12，当加入少量I₂时，碘把弱酸（亚硫酸）氧化成强酸（硫酸、氢碘酸），溶液酸性增强，[H⁺]增大，但是温度不变，Kh不变，则 $\frac{c（H{\;}_{2}S{O}_{3}）}{c（HSO{\;}_{3}{\;}^{-}）}$增大，
故答案为：1.0×10^-12；增大．

点评 本题考查化学平衡常数的表达式及其计算，平衡转化率等知识，为高考常见题型，难度较大，侧重分析问题的能力的考查，注意平衡相关知识的灵活运用．