Question

7．O₃氧化海水中I^-是大氣中碘的主要來源．將O₃通入稀硫酸酸化的NaI溶液中進行模擬研究，發(fā)生反應如下：
反應Ⅰ：O₃+2I^-+2H⁺=I₂+O₂+H₂O
（1）用雙線橋標示反應Ⅰ的電子轉移情況．
（2）I₂可以繼續(xù)與I^-發(fā)生反應Ⅱ：I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）△H，為探究外在條件對I₃^-生成速率的影響，做了如下三組實驗，完成表中的內容（表中不要留空格）：

實驗編號	實驗目的	反應物	溫度	反應前溶液的pH
A	對照組	O3+NaI+H2SO4	25℃	5.2
B	研究FeCl2對I3-生成速率的影響	O3+NaI+H2SO4+FeCl2	25℃	5.2
C	研究溫度對I3-生成速率的影響	O3+NaI+H2SO4	5℃	5.2

（3）用離子色譜儀測定I₃^-濃度隨時間變化如圖所示：
①反應Ⅱ的△H＜0（填“＞”“＜”或“=”）
②實驗B 10s內，I₃^-的生成速率為8.8×10^-4mol/（L．s）．
③實驗B 18s后，I₃^-生成速率降低的主要原因是I^-濃度降低．
（4）為進一步探究FeCl₂對I₃^-生成速率的影響，提出合理假設，
假設一：Fe²⁺對反應起催化作用；
假設二：Cl^-對反應起催化作用．
（5）請你設計實驗驗證上述假設一，寫出實驗步驟及結論．
實驗步驟及結論：取一定量NaI溶液，加入稀硫酸調節(jié)pH=5.2，將溶液均分為兩份A和B，向A、B試管中分解加入等物質的量的FeSO₄、Na₂SO₄固體少許，之后同時向兩支試管中通入O₃，用離子色譜儀測定10s后I₃^-濃度，若c_A（I₃^-）＞c_B（I₃^-），說明假設一成立，若c_A（I₃^-）=c_B（I₃^-），則假設一不成立．

Answer 1

分析 （1）O₃+2I^-+2H⁺=I₂+O₂+H₂O中O元素的化合價由0降低為-2價，I元素的化合價由-1價升高為0，該反應中轉移2e^-；
（2）探究外在條件對I₃^-生成速率的影響，由控制變量法可知，A、B催化劑不同，溫度、濃度等均相同；而A、C中只有溫度不同；
（3）①由圖中A、C曲線可知，A中溫度高，平衡時I₃^-濃度小；
②實驗B 10s內，I₃^-的濃度增加8.8×10^-3mol/L；
③由I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）可知，使c（I₃^-）急劇減小，說明平衡逆向移動；
（4）FeCl₂由亞鐵離子、氯離子構成，由假設一分析陽離子，則假設二為陰離子；
（5）實驗驗證上述假設一，利用陰離子相同的兩種鹽溶液，分析c（I₃^-）的變化確定是否存在催化作用．

解答 解：（1）O₃+2I^-+2H⁺=I₂+O₂+H₂O中O元素的化合價由0降低為-2價，I元素的化合價由-1價升高為0，該反應中轉移2e^-，則雙線橋標示電子轉移情況為
，故答案為：；
（2）探究外在條件對I₃^-生成速率的影響，由控制變量法可知，A、B只催化劑不同，溫度、濃度等均相同，則B中溫度為25℃；而A、C中只有溫度不同，則C中實驗目的為研究溫度對I₃^-生成速率的影響，則pH=5.2，
故答案為：

實驗編號	實驗目的	反應物	溫度	反應前溶液的pH
A	對照組	O3+NaI+H2SO4	25℃	5.2
B	研究FeCl2對I3-生成速率的影響	O3+NaI+H2SO4+FeCl2	25℃	5.2
C	研究溫度對I3-生成速率的影響	O3+NaI+H2SO4	5℃	5.2

；
（3）①由圖中A、C曲線可知，A中溫度高，平衡時I₃^-濃度小，則升高溫度平衡逆向移動，可知反應Ⅱ的△H＜0，故答案為：＜；
②實驗B 10s內，I₃^-的濃度增加8.8×10^-3mol/L，I₃^-的生成速率為$\frac{8.8×1{0}^{-3}mol/L}{10s}$=8.8×10^-4mol/（L．s），故答案為：8.8×10^-4mol/（L．s）；
③實驗B 18s后，I₃^-生成速率降低的主要原因是I^-濃度降低，平衡逆向移動，導致c（I₃^-）急劇減小，故答案為：I^-濃度降低；
（4）FeCl₂由亞鐵離子、氯離子構成，Fe²⁺對反應起催化作用，則假設二為Cl^-對反應起催化作用，故答案為：Cl^-對反應起催化作用；
（5）實驗驗證上述假設一，設計實驗及步驟為：取一定量NaI溶液，加入稀硫酸調節(jié)pH=5.2，將溶液均分為兩份A和B，向A、B試管中分解加入等物質的量的FeSO₄、Na₂SO₄固體少許，之后同時向兩支試管中通入O₃，用離子色譜儀測定10s后I₃^-濃度，若c_A（I₃^-）＞c_B（I₃^-），說明假設一成立，若c_A（I₃^-）=c_B（I₃^-），則假設一不成立，
故答案為：取一定量NaI溶液，加入稀硫酸調節(jié)pH=5.2，將溶液均分為兩份A和B，向A、B試管中分解加入等物質的量的FeSO₄、Na₂SO₄固體少許，之后同時向兩支試管中通入O₃，用離子色譜儀測定10s后I₃^-濃度，若c_A（I₃^-）＞c_B（I₃^-），說明假設一成立，若c_A（I₃^-）=c_B（I₃^-），則假設一不成立．

點評 本題考查性質實驗方案的設計，為高頻考點，涉及氧化還原反應、影響反應速率的因素、實驗設計等，側重分析與實驗能力的綜合考查，注意控制變量法、圖象分析及實驗對比的應用，題目難度中等．