Question

12．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）海带中富含碘，请简述检验碘的实验方案取海带灼烧成灰，加水浸取后过滤，向滤液中加入硫酸与双氧水，再加淀粉试液变蓝，说明含有碘；
（2）已知反应2HI（g）═H₂（g）+I₂（g）的△H=+11kJ•mol^-1，1molH₂（g）、1molHI（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收436KJ、299KJ的能量，则1molI₂（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为151kJ；
（3）Bodensteins研究了下列反应：2HI（g）═H₂（g）+I₂（g）
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：$\frac{0.10{8}^{2}}{0.78{4}^{2}}$；（不用求出结果）
②其他条件不变，向平衡后体系中再加入少量HI，则平衡向正（填“正”或“逆”）反应方向移动，达到平衡后x（HI）不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．
③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$\frac{{K}_{正}}{K}$（以K和K_正表示）；若k_正=0.0027min^-1，在t=40min时，v_正=1.95×10^-3min^-1min^-1．
④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A、E（填字母）．

Answer 1

分析 （1）海带中的碘是化合态形式，淀粉遇碘单质显蓝色，故可将海带中的碘元素形成碘单质的形式可检验；
（2）根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能计算；
（3）①根据表中数据知，反应达到平衡状态时，HI的物质的量分数是0.784，碘和氢气的物质的量分数相等为0.108，化学平衡常数K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积之比，带入计算；
②增大反应物浓度，反应正向移动；新平衡相当于对原平衡加压，该反应气体体积不变，则平衡不移动，各物质的物质的量增大，但百分量不变；
③根据化学平衡常数公式确定k_逆、K、k_正的关系；根据v_正=k_正x²（HI）计算正反应速率；
④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．

解答 解：（1）海带中的碘是化合态形式，淀粉遇碘单质显蓝色，故取海带灼烧成灰，加水浸取后过滤，向滤液中加入硫酸与双氧水，再加淀粉试液变蓝，说明含有碘；
故答案为：取海带灼烧成灰，加水浸取后过滤，向滤液中加入硫酸与双氧水，再加淀粉试液变蓝，说明含有碘；
（2）设1molI₂（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为x，反应2HI（g）═H₂（g）+I₂（g）的△H=+11kJ•mol^-1，1molH₂（g）、1molHI（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收436KJ、299KJ的能量，则2×299-436-x=△H=+11kJ•mol^-1，解得x=151；
故答案为：151；
（3）①根据表中数据知，反应达到平衡状态时，HI的物质的量分数是0.784，碘和氢气的物质的量分数相等为0.108，其化学平衡常数K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$=$\frac{0.10{8}^{2}}{0.78{4}^{2}}$；
故答案为：$\frac{0.10{8}^{2}}{0.78{4}^{2}}$；
②向平衡后体系中再加入少量HI，反应物浓度增大，瞬间反应向着正方向进行；但是该反应是个气体体积不变的反应，相当于对原平衡加压，新平衡时，各物质的物质的量增大，但是百分量不变，则HI的质量分数也不变；
故答案为：正；不变；
③该反应达到平衡状态时正逆反应速率相等，v_正=k_正x²（HI）=v_逆=k_逆x（H₂）x（I₂），则k_逆=k_正$•\frac{{x}^{2}（HI）}{x（{H}_{2}）x（{I}_{2}）}$=$\frac{{K}_{正}}{K}$，若k_正=0.0027min^-1，在t=40min时，v_正=0.0027min^-1×0.85²=1.95×10^-3min^-1；
故答案为：$\frac{{K}_{正}}{K}$； 1.95×10^-3min^-1；
 ④对于2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）反应建立平衡时：
升高温度，正、逆反应速率均加快，因此排除C点，正反应为吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，因此平衡正向移动，再次平衡时HI的物质的量分数减小，因此排除B点，故选A点；
对于H₂（g）+I₂（g）?2HI（g）反应建立平衡时：
升高温度，正、逆反应速率均加快，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，因此平衡逆向移动，再次平衡时H₂的物质的量分数增大，故选E点；
因此反应重新达到平衡，v_正～x（HI）对应的点为A，v_逆～x（H₂）对应的点为E；
故答案为：A、E．

点评 本题考查化学平衡状态判断、化学平衡常数有关计算等知识点，侧重考查学生分析判断能力，易错点是平衡状态判断，注意：只有反应前后改变的物理量才能作为平衡状态判断依据，难点是（3）题计算．