Question

碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：

（1）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO₂和H₂SO₄，即可得到I₂，该反应的还原产物为____________。

（2）上述浓缩液中含有I^-、Cl^-等离子，取一定量的浓缩液，向其中不断滴加AgNO₃溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为：_____________，已知K_sp（AgCl） = 1.7 × 10^-10，K_sp（AgI） = 8.5 × 10^-17。

（3）已知反应2HI(g)H₂(g) + I₂(g)  ΔH = +11kJ·mol^－1，1mol H₂(g)、1mol I₂(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_________kJ。

（4）已知反应：H₂(g) + I₂(g) 2HI(g)，在457.6℃时，将0.2molH₂和0.1mol I₂气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得HI的体积分数为20%，则该反应的平衡常数K为：_________（必须先列出表达式并计算出结果）。

（5） 已知次碘酸钠是一种氧化剂，比次氯酸钠和次溴酸钠稳定。25℃时HIO的电离常数为2.5×10^-9，则该温度下0.01 mol/L的NaIO溶液的pH＝___________。（提示：lg5=0.7，lg2=0.3）

Answer

（1）MnSO4（或Mn2+）；

（2）5.0×10-7；（3）299；

（4）；（5）10.3。

【解析】

试题分析：（1）海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反应中I元素发生氧化反应，Mn元素被还原，还原产物应为硫酸锰，化学式是MnSO4 ；（2）当AgCl开始沉淀时，说明溶液中的c(I-)和c(Cl-)均已达到饱和状态，因此可以根据溶度积表达式进行计算，溶液中c(I-)/c(Cl-)=Ksp(AgI)/Ksp(AgCl)=8.5×10−17÷1.7×10−10=5.0×10-7，（3） 2HI(g) H2(g) + I2(g) ΔH = +11kJ·mol－1，设1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为x kJ，则：2x kJ-436kJ-151kJ=11kJ，解得x=299； （4）设反应的氢气物质的量浓度为x，

H2(g) + I2(g) 2HI(g)，

起始量（mol/L） 0.02 0.01 0

变化量（mol/L） x x 2x

平衡量（mol/L）0.02-x 0.01-x 2x

[2x÷(0.02−x+0.01−x+2x)]×100%=20%，解得x=0.003mol/L，所以平衡时各种物质的浓度分别是c(H2)= 0.017mol/L；c(I2)=0.007mol/L；c(HI)=0.006mol/L，根据化学平衡常数的定义可得该反应的化学平衡常数K=c2(HI)/[c(I2)·c(H2)]= 0.0062÷(0.017×0.007)=0.3；（5）25℃时HIO的电离常数为2.5×10-9，则该温度下0.01mol/L的NaIO溶液中存在水解平衡，IO- +H2O⇌HIO+OH-，Kh=c(OH−)·c(HIO)/c(IO−)=Kw/Ka=10−14÷2.5×10−9=4×10-6 ，所以根据盐的水解平衡常数可知溶液中氢氧根离子的浓度是，由于在室温下水的离子积常数Kw=10-14，所以c(H+)=5×10-11 mol/L，PH=-lgc(H+)=11-lg5=11-0.7=10.3。

考点：考查氧化还原反应、反应热计算、化学平衡常数计算等知识。