Question

大气中的部分碘源于O₃对海水中I^－的氧化。将O₃持续通入NaI溶液中进行模拟研究。

（1）O₃将I^－氧化成I₂的过程由3步反应组成：

①I^－（aq）＋O₃（g）=IO^－（aq）＋O₂（g）ΔH₁

②IO^－（aq）＋H^＋（g）=HOI（aq）ΔH₂

③HOI（aq）＋I^－（aq）＋H^＋（aq）=I₂（aq）＋H₂O（l）ΔH₃

总反应的化学方程式为_________________________________，

其反应热ΔH＝______________。

（2）在溶液中存在化学平衡：I₂（aq）＋I^－（aq） I₃^-（aq），其平衡常数表达式为________。

（3）为探究Fe^2＋对O₃氧化I^－反应的影响（反应体系如图1），某研究小组测定两组实验中I₃^-浓度和体系pH，结果见图2和下表。

编号	反应物	反应前pH	反应前pH
第1组	O3＋I^－	5.2	11.0
第2组	O3＋I^－＋Fe^2^＋	5.2	4.1

①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是______________。

②图1中的A为________。由Fe^3＋生成A的过程能显著提高I^－的转化率，原因是____________________。

③第2组实验进行18 s后，I₃^-浓度下降。导致下降的直接原因有（双选）________。

A．c（H^＋）减小

B．c（I^－）减小

C．I₂ （g）不断生成

D．c（Fe^3＋）增加

（4）据图2，计算3～18 s内第2组实验中生成I₃^-的平均反应速率（写出计算过程，结果保留两位有效数字）。

Answer

（1）O3（g）＋2I－（aq）＋2H＋（aq）=O2（g）＋I2（aq）＋H2O（l） ΔH1＋ΔH2＋ΔH3

（2）K＝

（3）①H＋被消耗，其浓度降低 ②Fe2＋ Fe3＋氧化I－生成I2，使I－的转化率显著提高 ③BD

（4）反应时间：18 s－3 s＝15 s，I3-浓度变化：11.8×10－3mol·L－1－3.5×10－3mol·L－3mol·L－1＝8.3×10－3mol·L－1，v（I3-）＝≈5.5×10－4mol·（L·s）－1

【解析】利用盖斯定律、化学反应速率、化学平衡的影响因素等分析及计算，逐步解决问题。

（1）根据盖斯定律，由①＋②＋③可得总反应为2I－（aq）＋O3（g）＋2H＋（aq）=I2（aq）＋O2（g）＋H2O（l），则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。（2）所给反应的平衡常数表达式为K＝。（3）①第1组实验中，pH升高是因为反应消耗了H＋。②图1中的A为Fe2＋，由Fe3＋生成Fe2＋的过程中，I－被氧化为I2，因此I－的转化率显著提高。③导致I3-浓度下降的原因是c（Fe3＋）增加，使c（I－）减小，平衡I2（aq）＋I－（aq）I3-（aq）逆向移动。（4）v（I3-）＝≈5.5×10－4mol·（L·s）－1。

点拨：知识：反应热、化学反应速率、化学平衡常数。能力：考查考生对化学反应原理的理解能力。试题难度：中等。