Question

【題目】碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途。回答下列問題：

(1)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后濃縮，再向濃縮液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，該反應的還原產物為___。

(2)上述濃縮液中含有I-、Cl-等離子，取一定量的濃縮液，向其中滴加AgNO3溶液，當AgCl開始沉淀時，溶液中為：___，已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=8.5×10-17。

(3)Bodensteins研究了下列反應：2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH=+11kJ·mol-1，

在716K時，氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x(HI)與反應時間t的關系如下表：

t/min	0	20	40	60	80	120
x(HI)	1	0.91	0.85	0.815	0.795	0.784
x(HI)	0	0.60	0.73	0.773	0.780	0.784

①根據上述實驗結果，該反應的平衡常數K的計算式為___。若起始時n(HI)=100mol，則過程中需吸收的能量為___kJ。

②上述反應中，正反應速率為v正=k正·x2(HI)，逆反應速率為v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆為速率常數，則k逆為___(以K和k正表示)。

③由上述實驗數據計算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的關系可用如圖表示。當升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，相應的點分別為___(填字母)

Answer 1

【答案】MnSO4 4.7×10-7 K= 118.8 k逆= A、E

【解析】

(1)海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反應中I元素發生氧化反應，Mn元素被還原，根據元素守恒判斷還原產物；

(2)當AgCl開始沉淀時，說明溶液中的c(I-)和c(Cl-)均已達到飽和狀態，因此可以根據溶度積表達式進行計算，溶液中=；
(3)①表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反應進行建立平衡，由第一列數據找出平衡時HI物質的量分數，求出氫氣、碘蒸汽總物質的量分數，反應前后氣體體積不變，用物質的量分數代替濃度代入平衡常數表達式K=計算，根據物質的量與焓變的關系計算；
②到達平衡時，正、逆反應速率相等，結合平衡常數表達式，可知k逆的表達式；

③升高溫度，正、逆反應速率均加快，正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，正反應建立平衡，平衡時HI的物質的量分數減小，逆反應建立平衡，平衡時H2的物質的量分數增大，由此分析。

(1)海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反應中I元素發生氧化反應，Mn元素被還原，還原產物應為硫酸錳；

(2)當AgCl開始沉淀時，說明溶液中的c(I-)和c(Cl-)均已達到飽和狀態，因此可以根據溶度積表達式進行計算，溶液中=；
(3)①表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反應進行建立平衡，由第一列數據可知，平衡時HI物質的量分數為0.784，則氫氣、碘蒸汽總物質的量分數為1-0.784=0.216，而氫氣、與碘蒸汽物質的量分數相等均為0.108，反應前后氣體體積不變，用物質的量分數代替濃度代入平衡常數表達式K== ，2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH=+11kJ·mol-1，表示分解2mol碘化氫需要吸收11 kJ的熱量，若起始時n(HI)=100mol，平衡時HI物質的量分數為0.784，為78.4mol，分解了21.6mol，吸收的熱量為；

②正反應速率為v正=k正·x2(HI)，逆反應速率為v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，達到平衡狀態時，v正=v逆，k正·x2(HI) =k逆·x(H2)·x(I2)，可以得到，k逆= ；

③升高溫度，正、逆反應速率均加快，正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，正反應建立平衡，平衡時HI的物質的量分數減小，逆反應建立平衡，平衡時H2的物質的量分數增大，相應的點分別為A、E。