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大氣中的部分碘源于O3對海水中I－的氧化。將O3持續(xù)通入NaI溶液中進行模擬研究。

（1）O3將I－氧化成I2的過程由3步反應組成：

①I－(aq)+ O3(g)=IO－(aq)+O2(g)              △H1

②IO－(aq)+H+(aq)HOI(aq)    △H2

③HOI(aq)+ I－(aq)+ H+(aq)I2(aq)+H2O(l)    △H3

總反應的化學方程式為______，其反應△H=______。

（2）在溶液中存在化學平衡：I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)，其平衡常數表達式為_______。

（3）為探究Fe2+對氧化I－反應的影響（反應體系如圖），某研究小組測定兩組實驗中I3－濃度和體系pH，結果見圖和下表。

      

編號

反應物

反應前pH

反應后pH

第1組

O3+ I－

5.2

11.0

第2組

O3+ I－+ Fe2+

5.2

4.1

 

①第1組實驗中，導致反應后pH升高的原因是_______。

②圖13中的A為           。由Fe3+生成A的過程能顯著提高I－的轉化率，原因是_______。

③第2組實驗進行18s后，I3－下降。導致下降的直接原因有（雙選）______。

A．c(H+)減小     B．c(I－)減小     C．I2(g)不斷生成      D．c(Fe3+)增加

（4）據圖14，計算3～18s內第2組實驗中生成I3－的平均反應速率（寫出計算過程，結果保留兩位有效數字）。

 

【答案】

（1）2NaI+O3+H2SO4Na2SO4+I2+O2+H2O（2分，其他合理答案也給分）

△H1+△H2+△H3（1分）

（2）或c(I3－)/[c(I2)?c(I－)]（2分）

（3）①臭氧將碘離子氧化為I2的離子方程式為2 I－+O3+2H+I2+O2(g)+H2O，既消耗氫離子又生成水，導致溶液的酸性減弱、pH升高（或者O3將I－氧化成I2的②③步反應為IO－(aq)+H+(aq) HOI(aq)、HOI(aq)+ I－(aq)+ H+(aq) I2(aq)+H2O(l)，它們不僅消耗氫離子，而且還生成了水）（2分，其他合理表達也給分）

②Fe2+（1分）   因為Fe3+可以將I－直接氧化成I2或2Fe3++2I－==2Fe2++I2，使溶液中c(I2)增大，促使I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡右移，消耗的c(I－)增多（2分，其他合理說法也給分）

③BC（3分，錯選不給分，少選且選對給1分）

（4）生成I3－的平均反應速率v(I3－)==≈5.5×10－4mol/(L?s)（3分，其他合理答案也給分）

【解析】

（1）臭氧將碘離子氧化成碘單質的過程由3步反應組成，觀察已知3個熱化學方程式中的反應物和生成物，不難發(fā)現①+②+③不僅可以約去中間產物或中間反應物[如IO－(aq)、HOI(aq)]，而且可得總反應的熱化學方程式，即2 I－(aq)+ O3(g) +2H+(aq) I2(aq) +O2(g)+H2O(l)，根據蓋斯定律可得其焓變△H=△H1+△H2+△H3；氫離子表示強酸，如硫酸等，將臭氧持續(xù)通入NaI溶液中，總反應的化學方程式可以是2NaI+O3+H2SO4Na2SO4+I2+O2+H2O或2NaI+O3+H2SO4===Na2SO4+I2+O2+H2O等；

（2）由化學平衡常數定義式可得，I2(aq)+ I－(aq) I3－(aq)的平衡常數表達式為或c(I3－)/[c(I2)?c(I－)]；

（3）①導致前者反應后pH升高的原因是臭氧將碘離子氧化為I2的總反應的離子方程式為2I－+O3+2H+I2+O2(g)+H2O（或者第②③步反應的反應物中都有氫離子，第③步反應的生成物中有水），既消耗氫離子又生成水，導致溶液的酸性減弱、pH升高；②第一組實驗無催化劑，O3將I－氧化成I2分3步進行，第②③步反應都是可逆反應，因此I－的轉化率很�。坏诙M實驗有催化劑，能加快反應速率，改變反應的路徑，使發(fā)生反應所需活化能降低，催化劑的加入將總反應的離子方程式（2I－+O3+2H+I2+O2+H2O）一分為二，先后反應的離子方程式為2Fe2++O3+2H+==2Fe3++O2+H2O、2Fe3++2I－==2Fe2++I2，且催化劑在反應前后的總質量保持不變，因此圖13中A為Fe2+；雖然催化劑（或Fe2+）不能使總反應2 I－(aq)+ O3(g) +2H+(aq) I2(aq) +O2(g)+H2O(l)所達平衡移動，但是它改變反應的路徑，由鐵離子生成亞鐵離子的過程能顯著提高碘離子的轉化率的原因是Fe3+可以將I－直接氧化成I2或2Fe3++2I－==2Fe2++I2，使溶液中c(I2)增大，進而使I2(aq)+I－(aq) I3－(aq)的平衡右移，二者導致消耗的c(I－)增多；③對比表格中第1、2組實驗前后pH可得，第1組pH增大，c(H+)減小，圖中第1組實驗所得I3－濃度曲線先略為增大后幾乎不變，第2組pH減小，c(H+)增大，圖中第2組實驗所得I3－濃度曲線先顯著增大后逐漸減小至無，根據上述分析可得，若c(H+)減小，I3－濃度不會下降，A項錯誤；若c(I－)減小，則反應③HOI(aq)+I－(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l)的平衡左移，c(I2)也減小，導致I2(aq)+I－(aq) I3－(aq)的平衡左移，所以I3－濃度下降，B項正確；若I2(g)不斷生成，導致I2(aq)I2(g)的溶解平衡右移，既使溶液中c(I2)減小，又使 I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡左移，則I3－濃度下降，C項正確；若c(Fe3+)增加，Fe3+將I－直接氧化成I2或發(fā)生反應2Fe3++2I－==2Fe2++I2，則溶液中c(I2)增大，而海水中c(I－)略為減小或忽略不計，導致I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡右移，I3－濃度增大，D項錯誤；

（4）讀圖14，3～18s內第2組實驗中I3－濃度由 3.5×10－3mol/L增加到11.8×10－3mol/L，則生成I3－的平均反應速率v(I3－)==≈5.5×10－4mol/(L?s)，此問需要注意縱坐標中 “c(I3－)/ 10－3mol?L－1”隱含的信息，計算時需要圖中所得數據乘以“×10－3 mol?L－1”。

【考點定位】本題以大氣中的部分碘源于O3對海水中I－的氧化為背景考查了考生對中學化學的重要原理掌握情況；考查考生對熱化學方程式含義、蓋斯定律的理解，以及利用蓋斯定律進行有關反應熱計算的能力。考查考生對化學反應可逆性、平衡常數表達式的書寫的理解程度；考查考生考查考生正確判斷、解釋和說明有關化學現象和問題的能力；考查考生對濃度、催化劑等外界因素對平衡移動的影響等知識的理解；考查考生讀解圖表、提取信息的能力；考查考生對化學反應速率概念、計算方法以及影響速率的因素的了解和理解。

 

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

（2013?廣東）大氣中的部分碘源于O3對海水中I-的氧化．將O3持續(xù)通入NaI溶液中進行模擬研究．
（1）O3將I-氧化成I2的過程由3步反應組成：
①I-（aq）+O3（g）=IO-（aq）+O2（g）△H1
②IO-（aq）+H+（aq）?HOI（aq）△H2
③HOI（aq）+I-（aq）+H+（aq）?I2（aq）+H2O（l）△H3
總反應的化學方程式為
2I-+O3+2H+I2+O2+H2O
2I-+O3+2H+I2+O2+H2O
，其反應△H=
△H1+△H2+△H3
△H1+△H2+△H3

（2）在溶液中存在化學平衡：I2（aq）+I-（aq）?I3-（aq），其平衡常數表達式為
．
（3）為探究Fe2+對O3氧化I-反應的影響（反應體系如圖1），某研究小組測定兩組實驗中I3-濃度和體系pH，結果見圖2和下表．
編號 反應物 反應前pH 反應后pH
第1組 O3+I- 5.2 11.0
第2組 O3+I-+Fe2- 5.2 4.1
第1組實驗中，導致反應后pH升高的原因是
由2I-+O3+2H+I2+O2+H2O可知消耗酸，所以pH升高
由2I-+O3+2H+I2+O2+H2O可知消耗酸，所以pH升高
．
②圖1中的A為
Fe2+
Fe2+
，由Fe3+生成A的過程能顯著提高Ⅰ-的轉化率，原因是
O3可以將Fe2+氧化為Fe3+：O3+2Fe2++2H+=2Fe3++O2+H2O，Fe3+氧化I-：2Fe3++2I-=I2+2Fe2+，即A是亞鐵離子，I-消耗量增大，轉化率增大．
O3可以將Fe2+氧化為Fe3+：O3+2Fe2++2H+=2Fe3++O2+H2O，Fe3+氧化I-：2Fe3++2I-=I2+2Fe2+，即A是亞鐵離子，I-消耗量增大，轉化率增大．
．
③第2組實驗進行18s后，I3-濃度下降．導致下降的直接原因有（雙選）
BC
BC
．
A．c（H+）減小     B．c（I-）減小     C．I2（g）不斷生成     D．c（Fe3+）增加
（4）據圖2，計算3-18s內第2組實驗中生成I3-的平均反應速率（寫出計算過程，結果保留兩位有效數字）．

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科目：高中化學 來源： 題型：

大氣中的部分碘源于O3對海水中I-的氧化。將O3持續(xù)通入NaI溶液中進行模擬研究. ks5u

（1）O3將I-氧化成I2的過程由3步反應組成：

①I-（aq）+ O3（g）= IO-(aq)+O2（g）△H1

②IO-（aq）+H+(aq) HOI(aq) △H2

③HOI(aq) + I-(aq) + H+(aq)  I2(aq) + H2O(l)   △H3

總反應的化學方程式為__        ____，其反應△H=___     ___

（2）在溶液中存在化學平衡：I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)，其平衡常數表達式為_______.

（3） 為探究Fe2+ 對O3氧化I-反應的影響（反應體如圖13），某研究小組測定兩組實驗中I3-濃度和體系pH，結果見圖14和下表。

圖14

①第1組實驗中，導致反應后pH升高的原因是_______。

②圖13中的A為__   ___，由Fe3+生成A的過程能顯著提高Ⅰ-的轉化率，原因是____         ___.

③第2組實驗進行18s后，I3-濃度下降。導致下降的直接原因有（雙選）______。

A.c(H+)減小     B.c(I-)減小     C. I2(g)不斷生成            D.  c(Fe3+)增加

（4）據圖14，計算3-18s內第2組實驗中生成I3-的平均反應速率（寫出計算過程，結果保留兩位有效數字）。

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科目：高中化學 來源：2013-2014學年浙江省嘉興市高三教學測試（一）理綜化學試卷（解析版） 題型：填空題

大氣中的部分碘源于O3對海水中Iˉ的氧化。將O3持續(xù)通入NaI酸性溶液溶液中進行模擬研究。

（1）O3將Iˉ氧化成I2的過程可發(fā)生如下反應：

①Iˉ（aq）+ O3（g）= IOˉ(aq) + O2（g） △H1

②IOˉ（aq）+H+(aq) HOI(aq) 　 △H2

③HOI(aq) + Iˉ(aq) + H+(aq) I2(aq) + H2O(l)? △H3

④O3（g）+2Iˉ（aq）+2H+（aq）= 　I2(aq) + O2（g）+ H2O(l)? △H4

則△H3與△H1、△H2、△H4之間的關系是：△H3? = ????? 。

（2）在溶液中存在化學平衡： I2(aq) + Iˉ(aq) I3ˉ(aq)其平衡常數表達式為????? 。在反應的整個過程中I3ˉ物質的量濃度變化情況是????? 。

（3）為探究溫度 對I2(aq) + Iˉ(aq) I3ˉ(aq)? △H5? 反應的影響。在某溫度T1下，將一定量的0.2 mol·L-1NaI酸性溶液置于密閉容器中，并充入一定量的O3（g）（O3氣體不足，不考慮生成物O2與 Iˉ反應），在t時刻，測得容器中I2（g）的濃度。然后分別在溫度為T2、T3、T4、T5下，保持其它初始實驗條件不變，重復上述實驗，經過相同時間測得I2（g）濃度，得到趨勢圖（見圖一）。則：

①若在T3時，容器中無O3， T4～T5溫度區(qū)間容器內I2（g）濃度呈現如圖一所示的變化趨勢，則△H5????? 0(填＞、＝或＜)；該條件下在溫度為T4時，溶液中Iˉ濃度隨時間變化的趨勢曲線如圖二所示。在t2時，將該反應體系溫度上升到T5，并維持該溫度。請在圖2中畫出t2時刻后溶液中 Iˉ濃度變化總趨勢曲線。

??? ②若在T3時，容器中還有O3，則T1～T2溫度區(qū)間容器內I2（g）濃度呈現如圖一所示的變化趨勢，其可能的原因是????? 。（任寫一點）

（4）利用反應④和圖2的信息，計算0-t1時間段內用I2(aq)表示的化學反應速率????? 。

 

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科目：高中化學 來源：2013年廣東省高考化學試卷（解析版） 題型：填空題

大氣中的部分碘源于O3對海水中I-的氧化．將O3持續(xù)通入NaI溶液中進行模擬研究．
（1）O3將I-氧化成I2的過程由3步反應組成：
①I-（aq）+O3（g）=IO-（aq）+O2（g）△H1
②IO-（aq）+H+（aq）?HOI（aq）△H2
③HOI（aq）+I-（aq）+H+（aq）?I2（aq）+H2O（l）△H3
總反應的化學方程式為    ，其反應△H=   
（2）在溶液中存在化學平衡：I2（aq）+I-（aq）?I3-（aq），其平衡常數表達式為    ．
（3）為探究Fe2+對O3氧化I-反應的影響（反應體系如圖1），某研究小組測定兩組實驗中I3-濃度和體系pH，結果見圖2和下表．
編號反應物反應前pH反應后pH
第1組O3+I-5.211.0
第2組O3+I-+Fe2-5.24.1
第1組實驗中，導致反應后pH升高的原因是    ．
②圖1中的A為    ，由Fe3+生成A的過程能顯著提高Ⅰ-的轉化率，原因是    ．
③第2組實驗進行18s后，I3-濃度下降．導致下降的直接原因有（雙選）    ．
A．c（H+）減小     B．c（I-）減小     C．I2（g）不斷生成     D．c（Fe3+）增加
（4）據圖2，計算3-18s內第2組實驗中生成I3-的平均反應速率（寫出計算過程，結果保留兩位有效數字）．

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