Question

2．碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途．回答下列問(wèn)題：
（1）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后濃縮，再向濃縮液中加MnO₂和H₂SO₄，即可得到I₂，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式2I^-+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+I₂+2H₂O．
（2）一種碘和氧的化合物（I₄O₉），可以稱(chēng)為碘酸碘，則I₄O₉中碘元素的化合價(jià)是CD．
A．-1       B．+1       C．+3       D．+5
（3）若IOH是兩性化合物，寫(xiě)出IOH的酸式電離的電離方程式IOH?H⁺+IO^-．
（4）已知反應(yīng)2HI（g）═H₂（g）+I₂（g）△H=+11kJ•mol^-1，1mol H₂（g）、1mol I₂（g）分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別需要吸收436kJ、151kJ的能量，則1mol HI（g）分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為299kJ．
（5）Bodensteins研究了下列反應(yīng)：2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）．在716K時(shí)，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x（HI）與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)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根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為：$\frac{0.108×0.108}{0.78{4}^{2}}$．
②上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為υ_正=k_正•x²（HI），逆反應(yīng)速率為υ_逆=k_逆•x（H₂）•x（I₂），其中k_正、k_逆為速率常數(shù)，則k_逆為$\frac{{K}_{正}}{K}$（以K和k_正表示）．
③由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到υ_正～x（HI）和υ_逆～x（H₂）的關(guān)系可用如圖表示．當(dāng)升高到某一溫度時(shí)，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，相應(yīng)的點(diǎn)分別為AE（填字母）．

Answer 1

分析 （1）海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反應(yīng)中I元素發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn元素被還原，還原產(chǎn)物應(yīng)為硫酸錳；
（2）根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，結(jié)合碘酸碘的化學(xué)式進(jìn)行解答本題；
（3）若IOH是兩性化合物，IOH的酸式電離生成次碘酸根離子和氫離子；
（4）正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量-化學(xué)鍵生成時(shí)需放出的能量=反應(yīng)吸收的熱量；
（5）①表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反應(yīng)進(jìn)行建立平衡，由第一列數(shù)據(jù)可知，平衡時(shí)HI物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.784，則氫氣、碘蒸汽總物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為1-0.784=0.216，而氫氣、與碘蒸汽物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相等均為0.108，反應(yīng)前后氣體體積不變，用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（{H}_{2}）c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$計(jì)算；
②到達(dá)平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，結(jié)合平衡常數(shù)表達(dá)式，可知k_逆的表達(dá)式；
③升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均加快，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)建立平衡，平衡時(shí)HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，逆反應(yīng)建立平衡，平衡時(shí)H₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大．

解答 解：（1）海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反應(yīng)中I元素發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn元素被還原，還原產(chǎn)物應(yīng)為硫酸錳，反應(yīng)的離子方程式為：2I^-+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+I₂+2H₂O，
故答案為：2I^-+MnO₂+4H⁺=Mn²⁺+I₂+2H₂O；
（2）由題意，碘和氯有相似的化學(xué)性質(zhì)，則碘酸根中碘元素的化合價(jià)與氯酸根中氯元素的化合價(jià)相同；氯酸鉀中鉀元素顯+1價(jià)，氯酸根的化合價(jià)為-1價(jià)，則碘酸根的化合價(jià)也為-1價(jià)；設(shè)氯酸根中氯元素的化合價(jià)是x，則x+（-2）×3=-1，x=+5價(jià)；因此碘酸根（IO₃）中碘元素化合價(jià)也為+5價(jià)；
碘酸根（IO₃）顯-1價(jià)，設(shè)I（IO₃）₃中碘元素的化合價(jià)是y，根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，可得：y+（-1）×3=0，則y=+3價(jià)．
這種化合物中碘的化合價(jià)分別是+3和+5價(jià)．
故答案為：CD；
（3）若IOH是兩性化合物，IOH的酸式電離生成次碘酸根離子和氫離子，電離方程式為：IOH?H⁺+IO^-，
故答案為：IOH?H⁺+IO^-；
（4）設(shè)1molHI（g）分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為x kJ，則：2x kJ-436kJ-151kJ=11kJ，解得x=299，
故答案為：299；
（5）①表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反應(yīng)進(jìn)行建立平衡，由第一列數(shù)據(jù)可知，平衡時(shí)HI物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.784，則氫氣、碘蒸汽總物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為1-0.784=0.216，而氫氣、與碘蒸汽物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相等均為0.108，反應(yīng)前后氣體體積不變，用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，則平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}）c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$=$\frac{0.108×0.108}{0.78{4}^{2}}$，
故答案為：$\frac{0.108×0.108}{0.78{4}^{2}}$；
②到達(dá)平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，則k_正x²（HI）=k_逆x（H₂）x（I₂），則k_逆=k_正×$\frac{{x}^{2}（HI）}{x（{H}_{2}）x（{I}_{2}）}$=$\frac{{K}_{正}}{K}$，
故答案為：$\frac{{K}_{正}}{K}$；
③對(duì)于2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）反應(yīng)建立平衡時(shí)：
升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均加快，因此排除C點(diǎn)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，因此平衡正向移動(dòng)，再次平衡時(shí)HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，因此排除B點(diǎn)，故選A點(diǎn)；
對(duì)于H₂（g）+I₂（g）?2HI（g）反應(yīng)建立平衡時(shí)：
升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均加快，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，因此平衡逆向移動(dòng)，再次平衡時(shí)H₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，故選E點(diǎn)；
因此反應(yīng)重新達(dá)到平衡，v_正～x（HI）對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為A，v_逆～x（H₂）對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為E，
故答案為：A；E．

點(diǎn)評(píng) 本題比較綜合，涉及考查氧化還原反應(yīng)、反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算及影響因素、平衡移動(dòng)等，屬于拼合型題目，側(cè)重考查學(xué)生自學(xué)能力、分析解決問(wèn)題的能力，注意表中數(shù)據(jù)為不同方向建立的平衡，題目中沒(méi)有明確，增大題目難度，題目難度中等．