Question

碘及其化合物在生活中应用广泛。含有碘离子的溶液需回收处理。

（1）“硫碘循环”法是分解水制备氢气的研究热点，涉及下列两个反应：

反应Ⅰ：SO₂（g）+I₂（aq）+2H₂O（l）=2HI（aq）+H₂SO₄（aq）    △H₁

反应Ⅱ：HI（aq）=1/2H₂（g）+1/2I₂（aq）   △H₂

①反应：SO₂(g)+2H₂O(1)=H₂SO₄(aq)+H₂(g)的△H=_________（用△H₁、△H₂表示）。

②反应I发生时，溶液中存在如下平衡：I₂(aq)+I^-(aq) I₃^-(aq)，其反应速率极快且平衡常数大。现将1mol SO₂缓缓通入含1mol I₂的水溶液中至恰好完全反应。溶液中I₃^-的物质的量[n(I₃^-)]随反应时间(t)的变化曲线如图1所示。开始阶段。N(I₃^-)逐渐增大的原因是_______________。

（2）用海带提取碘时，需用氯气将碘离子氧化成单质。酸性条件下，若氯气过量就能将碘单质进一步氧化成碘酸根离子，写出氯气与碘单质反应的离子方程式：____________。

（3）科研小组用新型材料Ag/TiO₂对溶液中碘离子进行吸附研究。如图2是不同PH条件下，碘离子吸附效果的变化曲线。据此推断Ag/TiO₂材料最适合吸附____（填“酸性”“中性”或“碱性”）溶液中的I^-。

（4）氯化银复合吸附剂也可有效吸附碘离子。氯化银复合吸附剂对碘离子的吸附反应为I^-(aq)+AgCl(s)

AgI(s)+Cl^-(aq)，反应达到平衡后溶液中c(I^-)=________[用c(Cl^-)、Kap(AgCl)和Kaq(AgI)表示]。该方法去除碘离子的原理是________________。

Answer

ΔH1+2ΔH2开始阶段，SO2和I2反应生成的I-的浓度不断增大，I2(aq)+I-(aq) I3-(aq)的反应平衡向右移动，n(I3-)不断增加5Cl2+I2+7H2O=2IO3-+10Cl-+12H+中性 AgI的溶度积比AgCl的溶度积小

【解析】试题分析：本题为化学反应原理综合题，涉及反应热的计算、盖斯定律，氧化还原反应方程式的书写，图像分析和沉淀溶解平衡等，结合相关基本知识进行作答。

（1）①已知：反应Ⅰ：SO2（g）+I2（aq）+2H2O（l）=2HI（aq）+H2SO4（aq）△H1 ；反应Ⅱ：HI（aq）=1/2H2（g）+1/2I2（aq）  △H2，根据盖斯定律：Ⅰ+Ⅱ×2得反应：SO2(g)+2H2O(1)=H2SO4(aq)+H2(g)的△H=ΔH1+2ΔH2；②n(I3-)逐渐增大的原因是开始阶段，SO2和I2反应生成的I-的浓度不断增大，I2(aq)+I-(aq) I3-(aq)的反应平衡向右移动，n(I3-)不断增加。

（2）酸性条件下，氯气将碘单质氧化成碘酸根离子,本身被还原为氯离子，利用化合价升降法结合原子守恒、电荷守恒配平，反应的离子方程式为5Cl2+I2+7H2O=2IO3-+10Cl-+12H+。

（3）分析图2知pH=7时Ag/TiO2对溶液中碘离子的吸附率最高，据此推断Ag/TiO2材料最适合吸附中性溶液中的I-。

（4）反应：I-(aq)+AgCl(s)AgI(s)+Cl-(aq)的平衡常数表达式为K= c(Cl-) / c(I-)=c(Cl-) c(Ag+)/ c(I-)c(Ag+)= Ksp(AgCl)/ Ksp(AgI)， c(I-)=。该方法去除碘离子的原理是AgI的溶度积比AgCl的溶度积小，沉淀易向更难溶的方向转化。