Question

【题目】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___。

(2)上述浓缩液中含有I-、Cl-等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为：___，已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=8.5×10-17。

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

在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：

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根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为___。若起始时n(HI)=100mol，则过程中需吸收的能量为___kJ。

②上述反应中，正反应速率为v正=k正·x2(HI)，逆反应速率为v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为___(以K和k正表示)。

③由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用如图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为___(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，反应中I元素发生氧化反应，Mn元素被还原，根据元素守恒判断还原产物；

(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=；
(3)①表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反应进行建立平衡，由第一列数据找出平衡时HI物质的量分数，求出氢气、碘蒸汽总物质的量分数，反应前后气体体积不变，用物质的量分数代替浓度代入平衡常数表达式K=计算，根据物质的量与焓变的关系计算；
②到达平衡时，正、逆反应速率相等，结合平衡常数表达式，可知k逆的表达式；

③升高温度，正、逆反应速率均加快，正反应为吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，正反应建立平衡，平衡时HI的物质的量分数减小，逆反应建立平衡，平衡时H2的物质的量分数增大，由此分析。

(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=；
(3)①表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反应进行建立平衡，由第一列数据可知，平衡时HI物质的量分数为0.784，则氢气、碘蒸汽总物质的量分数为1-0.784=0.216，而氢气、与碘蒸汽物质的量分数相等均为0.108，反应前后气体体积不变，用物质的量分数代替浓度代入平衡常数表达式K== ，2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH=+11kJ·mol-1，表示分解2mol碘化氢需要吸收11 kJ的热量，若起始时n(HI)=100mol，平衡时HI物质的量分数为0.784，为78.4mol，分解了21.6mol，吸收的热量为；

②正反应速率为v正=k正·x2(HI)，逆反应速率为v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，达到平衡状态时，v正=v逆，k正·x2(HI) =k逆·x(H2)·x(I2)，可以得到，k逆= ；

③升高温度，正、逆反应速率均加快，正反应为吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，正反应建立平衡，平衡时HI的物质的量分数减小，逆反应建立平衡，平衡时H2的物质的量分数增大，相应的点分别为A、E。