Question

大氣中的部分碘源于O₃對海水中I^－的氧化。將O₃持續通入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)　ΔH₁
②IO^－(aq)＋H^＋(aq)HOI(aq)　ΔH₂
③HOI(aq)＋I^－(aq)＋H^＋(aq)I₂(aq)＋H₂O(l)　ΔH₃
總反應的化學方程式為_________________________________，其反應熱ΔH＝________。
(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Fe^2＋對O₃氧化I^－反應的影響(反應體系如上圖)，某研究小組測定兩組實驗中I₃^—濃度和體系pH，結果見下圖和下表。

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

 

圖2
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Fe^3＋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18 s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(Fe^3＋)增加
(4)據圖2，計算3～18 s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)。

Answer 1

(1)2I^－(aq)＋O₃(g)＋2H^＋(aq)=I₂(aq)＋O₂(g)＋H₂O(l)　ΔH₁＋ΔH₂＋ΔH₃　(2)K＝　(3)①溶液中H^＋被消耗，生成H₂O，溶液pH上升　②Fe(OH)₃　Fe^3＋形成Fe(OH)₃過程中消耗OH^－，使溶液中c(H^＋)上升，促進I^－轉化　③BC
(4)t＝3 s時，c(I₃^—)＝3.5×10^－3 mol·L^－1，t＝18 s時，c(I₃^—)＝11.8×10^－3 mol·L^－1，v(I₃^—)＝＝5.5×10^－4 mol/(L·s)

本題考查反應熱、化學反應速率等，意在考查考生對化學反應原理的理解能力。(1)根據蓋斯定律，將三個反應相加，可得總反應：2I^－(aq)＋O₃(g)＋2H^＋(aq)===I₂(aq)＋O₂(g)＋H₂O(l)，則ΔH＝ΔH₁＋ΔH₂＋ΔH₃。(2)該反應的平衡常數K＝。(3)①第1組實驗中，pH升高是因為反應消耗了H^＋。②圖甲中A為Fe(OH)₃，由Fe^3＋生成Fe(OH)₃的過程中消耗OH^－，溶液中c(H^＋)增大，促進I^－轉化，因此I^－的轉化率顯著提高。③導致I₃^—下降的直接原因是I₂(g)不斷生成，c(I^－)減小。