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；
②Fe²⁺，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。
③BC
（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。