Question

15．碘及其化合物在生產(chǎn)、生活和科技等方面都有著重要的應(yīng)用．回答下列問題：
（1）碘不宜溶于水，但易溶于碘化鉀溶液并生成多碘離子，反應(yīng)如下：
①I₂（s）+I^-（aq）?I₃^-（aq）△H＜0；②I₂（s）+2I^-（aq）?I₄^2-（aq）
反應(yīng)②的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=$\frac{c（{{I}_{4}}^{2-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$．溫度升高時(shí)，反應(yīng)①的平衡常數(shù)將減�。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p小”或“不變”）
（2）碘與鎢在一定溫度下，可發(fā)生如下可逆反應(yīng)：W（s）+I₂（g）?WI₂（g）現(xiàn)準(zhǔn)確稱取0.508g碘和0.736g金屬鎢放置于50.0mL的密閉容器中，并加熱使其反應(yīng)．如圖是混合氣體中的WI₂蒸氣的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化關(guān)系的圖象[n（WI₂）～t]，其中曲線Ⅰ（0～t₂時(shí)間段）的反應(yīng)溫度為450℃，曲線Ⅱ（從t₂時(shí)刻開始）的反應(yīng)溫度為530℃


①該反應(yīng)△H＜0（填“＞”或“＜”）．
②反應(yīng)從開始到t₁（t₁=3min）時(shí)間內(nèi)的平均速率v（I₂）=1.20×10^-2mol•L^-1•min^-1
③在450℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=9．
④能夠說明上述反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有B、C（填選項(xiàng)字母）
A．I₂與WI₂的濃度相等
B．單位時(shí)間內(nèi)，金屬鎢消耗的物質(zhì)的量與單質(zhì)碘生成的物質(zhì)的量相等
C．容器內(nèi)混合氣體的密度不再改變
D．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不發(fā)生變化
（3）I₂O₅是白色粉末狀固體，可用作氧化劑使H₂S、CO、HC1等氧化，在合成氨工業(yè)中常用I₂O₅來定量測量CO的含量．已知：①2I₂（s）+5O₂（g）=2I₂O₅（s）△H=-75.56kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ•mol^-1．寫出CO（g）與I₂O₅（s）反應(yīng)析出固態(tài)I₂的熱化學(xué)方程式：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物濃度系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物濃度系數(shù)之積，結(jié)合化學(xué)方程式書寫平衡常數(shù)表達(dá)式；根據(jù)溫度對平衡的影響分析；
（2）①根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響并結(jié)合圖象分析；
②先根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$結(jié)合圖象計(jì)算WI₂的反應(yīng)速率，再根據(jù)反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（I₂）；
③化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物濃度系數(shù)之積；
④反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，據(jù)此進(jìn)行判斷；
（3）根據(jù)已知熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱和書寫熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）已知方程式I₂（s）+2I^-（aq）?I₄^2-（aq），則其平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=$\frac{c（{{I}_{4}}^{2-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$；已知反應(yīng)①的△H＜0，所以升高溫度平衡向逆方向移動，則平衡常數(shù)減小，
故答案為：$\frac{c（{{I}_{4}}^{2-}）}{{c}^{2}（{I}^{-}）}$；減�。�
（2）①（1）升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱方向移動；升高溫度時(shí)，WI₂的物質(zhì)的量減少，所以該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，即逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜；
②因?yàn)関（WI₂）=$\frac{\frac{1.8×1{0}^{-3}mol}{0.05L}}{3min}$=1.20×10^-2　mol•L^-1•min^-1；由于反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，所以v（I₂）=1.20×10^-2mol•L^-1•min^-1，
故答案為：1.20×10^-2mol•L^-1•min^-1；
③反應(yīng)開始時(shí)，碘的物質(zhì)的量為n=$\frac{0.508g}{254g/mol}$=0.002mol，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)生成WI₂1.80×10^-3mol，根據(jù)化學(xué)方程式可知，需要碘1.80×10^-3mol參加反應(yīng)，剩余碘0.0002mol，所以平衡時(shí)，c（WI₂）=$\frac{1.80×1{0}^{-3}mol}{0.05L}$=3.6×10^-2mol/L，c（I₂）=$\frac{0.0002mol}{0.05L}$=0.004mol/L，因?yàn)閃是固體，所以K=$\frac{0.036mol/L}{0.004mol/L}$=9，
故答案為：9；
④反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化．
A、反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，I₂與WI₂的濃度可能相等也可能不等，與反應(yīng)初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，所以不能證明達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B、單位時(shí)間內(nèi)，金屬鎢消耗的物質(zhì)的量與單質(zhì)碘生成的物質(zhì)的量相等，該反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等，所以達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C、平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量，即質(zhì)量也不變，容器的體積不變，所以密度不再變化，故C正確；
D、該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)始終不變，故D錯誤；
故答案為：B、C；
（3）已知熱化學(xué)方程式：
①2 I₂（s）+5O₂（g）=2 I₂O₅（s）；△H=-75.56kJ•mol^-1，
②2CO（g）+O₂（g）=2 CO₂（g）；△H=-566.0kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律將方程式②×$\frac{5}{2}$-①×$\frac{1}{2}$得5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）；△H=（-566.0kJ•mol^-1）×-（-75.56kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$=-1377.22kJ/mol，
所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ/mol，
故答案為：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ/mol．

點(diǎn)評 本題以碘元素及其化合物為載體，考查了平衡常數(shù)、反應(yīng)速率的計(jì)算、影響化學(xué)平衡移動的因素、蓋斯定律等知識點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等，解題的關(guān)鍵是將題中的信息與基礎(chǔ)知識有機(jī)結(jié)合起來．