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）△H1

②IO-（aq）+H+(aq) HOI(aq) △H2

③HOI(aq) + I-(aq) + H+(aq) I2(aq) + H2O(l) △H3

总反应的化学方程式为__ ____，其反应△H=___ ___

（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Fe2+ 对O3氧化I-反应的影响（反应体如左图），某研究小组测定两组实验中I3-浓度和体系pH，结果见右图和下表。

①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是_______。

②图13中的A为__ ___，由Fe3+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18s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(Fe3+)增加

（4）据图14，计算3-18s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

（1） O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+ O2+ H2O，△H=△H1+△H2+△H3。

（2）

（3）①反应过程中消耗氢离子，溶液酸性减弱，pH增大，水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡，氢氧根浓度增大，溶液呈碱性，pH增大；

② Fe2+，因为Fe3+可以将I－直接氧化成I2，使溶液中c(I2)增大，促使I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡右移，消耗的c(I－)增多，提高Ⅰ-的转化率。

③ BC

（4）（计算过程略）5.5×10—4 mol/L·s

【解析】

试题分析：（1）①②③3步反应的方程式相加可得总方程式：O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+ O2+ H2O；根据盖斯定律可得：△H=△H1+△H2+△H3。

（2）根据平衡常数的定义可得I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)，平衡常数表达式为。

（3）①第1组实验中，O3氧化I?的离子方程式为：O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+ O2+ H2O，反应过程中消耗氢离子，溶液酸性减弱，pH增大，水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡，氢氧根浓度增大，溶液呈碱性，pH增大。

②因为Fe3+的氧化性大于I2，Fe3+可以将I－直接氧化成I2发生反应：2Fe3++2I－==2Fe2++I2，所以A为Fe2+，因为该反应生成了I2，使溶液中c(I2)增大，进而使I2(aq)+I－(aq) I3－(aq)的平衡右移，二者导致消耗的c(I－)增多，所以I?的转化率增大。

③对比表格中第1、2组实验前后pH可得，第1组pH增大，c(H+)减小，图中第1组实验所得I3－浓度曲线先略为增大后几乎不变，第2组pH减小，c(H+)增大，图中第2组实验所得I3－浓度曲线先显著增大后逐渐减小至无，根据上述分析可得，若c(H+)减小，I3－浓度不会下降，A项错误；若c(I－)减小，则反应③HOI(aq)+I－(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l)的平衡左移，c(I2)也减小，导致I2(aq)+I－(aq) I3－(aq)的平衡左移，所以I3－浓度下降，B项正确；若I2(g)不断生成，导致I2(aq)减小，使 I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡左移，则I3－浓度下降，C项正确；若c(Fe3+)增加，Fe3+将I－氧化成I2，则溶液中c(I2)增大，而海水中c(I－)略为减小或忽略不计，导致I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡右移，I3－浓度增大，D项错误。

④读图14，3～18s内第2组实验中I3－浓度由 3.5×10－3mol/L增加到11.8×10－3mol/L，则生成I3－的平均反应速率v(I3－)==≈5.5×10－4mol/(L?s)，

考点：本题考查盖斯定律、平衡常数、化学平衡移动、反应现象和图像的分析、化学计算。