Question

5．臭氧是一種強氧化劑可與碘化鉀水溶液發(fā)生反應生成氧氣和單質碘．向反應后的溶液中滴入酚酞，溶液變?yōu)榧t色．
（1）試寫出該反應的化學方程式（Ⅰ）：O₃+2KI+H₂O→O₂+I₂+2KOH．
（2）該反應體系中還伴隨著化學反應（Ⅱ）：I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）．
反應Ⅱ的平衡常數(shù)表達式為：$\frac{c（{{I}_{3}}^{-}）}{c（{I}_{2}）•c（{I}^{-}）}$．
（3）根據如圖，計算反應Ⅱ中3-18s內用I₂表示的反應速率為5.5×10^-3mol•L^-1•s^-1．為探究Fe²⁺對上述O₃氧化I^-反應的影響，將O₃通入含F(xiàn)e²⁺和 I^-的混合溶液中．
（4）試預測因Fe²⁺的存在可能引發(fā)的化學反應（請用文字描述，如：“碘離子被臭氧氧化為碘單質”）
①亞鐵離子被臭氧氧化為鐵離子．
②鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀；該反應的過程能顯著降低溶液的pH，并提高反應（Ⅰ）中Ⅰ^-的轉化率，原因是：Fe³⁺形成Fe（OH）₃過程中消耗OH^-，使反應I的平衡向著正反應方向移動，促進I^-轉化．
（5）利用I₂的氧化性可測定鋼鐵中硫的含量．做法是將鋼鐵中的硫轉化為H₂SO₃，然后以淀粉為指示劑，用一定濃度的I₂溶液進行滴定．綜合上述各步反應及已有知識，可推知氧化性強弱關系正確的是abd（填序號）．
a．Fe³⁺＞I₂        b．O₃＞Fe³⁺        c．I₂＞O₂        d．I₂＞SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）根據“臭氧是一種強氧化劑可與碘化鉀水溶液發(fā)生反應生成氧氣和單質碘”寫出該反應的離子方程式；
（2）化學平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值，據此寫出該反應的平衡常數(shù)表達式；
（3）根據v=$\frac{△c}{△t}$及化學反應速率與化學計量數(shù)的關系計算出反應Ⅱ中3-18s內用I₂表示的反應速率；
（4）亞鐵離子具有較強還原性，易被氧化成鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵，導致反應Ⅰ向著正向移動，從而使提高了反應（Ⅰ）中Ⅰ^-的轉化率；
（5）根據氧化還原反應中氧化劑的氧化性大于氧化產物進行分析．

解答 解：（1）臭氧是一種強氧化劑可與碘化鉀水溶液發(fā)生反應生成氧氣和單質碘，反應的離子方程式為：O₃+2KI+H₂O→O₂+I₂+2KOH，
故答案為：O₃+2KI+H₂O→O₂+I₂+2KOH；
（2）反應I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）的平衡常數(shù)表達式為：K=$\frac{c（{{I}_{3}}^{-}）}{c（{I}_{2}）•c（{I}^{-}）}$，
故答案為：$\frac{c（{{I}_{3}}^{-}）}{c（{I}_{2}）•c（{I}^{-}）}$；
（3）反應Ⅱ中3-18s內I₃^-的濃度變化為：11.8mol/L-3.5mol/L=8.3×10^-3mol/L，則反應Ⅱ中3-18s內用I₃^-表示的反應速率為：v（I₃^-）=$\frac{8.3×1{0}^{-3}mol/L}{15s}$=5.5×10^-3mol•L^-1•s^-1，化學反應速率與化學計量數(shù)成正比，則v（I₃^-）=v（I₂）=$\frac{8.3×1{0}^{-3}mol/L}{15s}$=5.5×10^-3mol•L^-1•s^-1，
故答案為：5.5×10^-3mol•L^-1•s^-1；
（4）①Fe²⁺的還原性較強，則亞鐵離子被臭氧氧化為鐵離子，
故答案為：亞鐵離子被臭氧氧化為鐵離子；
②鐵離子在溶液中易發(fā)生水解反應生成氫氧化鐵，該過程中消耗OH^-，使反應I的平衡向著正反應方向移動，促進I^-轉化，提高了反應（Ⅰ）中Ⅰ^-的轉化率，
故答案為：鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀；Fe³⁺形成Fe（OH）₃過程中消耗OH^-，使反應I的平衡向著正反應方向移動，促進I^-轉化；
（5）利用I₂的氧化性可測定鋼鐵中硫的含量，發(fā)生反應為H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-，證明氧化性I₂＞SO₄^2-；結合以上分析及已知知識還可知氧化性：Fe³⁺＞I₂、O₃＞Fe³⁺，
故答案為：a b d．

點評 本題考查較為綜合，涉及物質的量濃度隨時間變化的曲線、化學反應速率的計算、氧化還原反應、化學平衡常數(shù)的應用等知識，題目難度中等，注意掌握常見化學用語的書寫原則，明確化學平衡、化學反應速率的影響因素，試題側重考查學生的分析能力及靈活應用能力．