Question

9．反應(yīng)I₂+2S₂O${\;}_{3}^{2-}$═2I^-+S₄O${\;}_{6}^{2-}$常用于精鹽中碘含量測(cè)定．
（1）某同學(xué)利用該反應(yīng)探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響．實(shí)驗(yàn)時(shí)均加入1mL淀粉溶液做指示劑，若不經(jīng)計(jì)算，直接通過褪色時(shí)間的長(zhǎng)短判斷濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系，下列試劑中應(yīng)選擇②③④（填序號(hào)）．
①1mL 0.01mol•L^-1的碘水   ②1mL 0.001mol•L^-1的碘水  ③4mL 0.01mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液        ④4mL 0.001mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液
（2）若某同學(xué)選�、佗圻M(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得褪色時(shí)間為4s，計(jì)算v（S₂O${\;}_{3}^{2-}$）=8.33×10^-4mol/（L•s）．
（3）所需的氫氣可用煤和水作原料經(jīng)多步反應(yīng)制得，其中的一步反應(yīng)為：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0，200℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為$\frac{1}{2.25}$，該溫度下，將一定量的CO和H₂投入某10L密閉容器，5min時(shí)達(dá)平衡，各物質(zhì)濃度（mol
•L^-1）變化如表：

	0min	5min	10min
CO	0.01		0.0056
H2O	0.01		0.0156
CO2	0		0.0044
H2	0		0.0044

①請(qǐng)計(jì)算5min時(shí)H₂O的平衡濃度0.006mol/L．
②CO的平衡轉(zhuǎn)化率為40%．
③若5min～10min只改變了某一條件，該條件是增大水蒸氣的濃度，如何改變的增大0.01mol/L．

Answer 1

分析 （1）用淀粉溶液做指示劑，通過褪色時(shí)間判斷濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系，I₂應(yīng)完全反應(yīng)，藍(lán)色褪去，采取控制變量法，碘水的濃度不變，改變Na₂S₂O₃溶液濃度，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)；
（2）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（I₂），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（S₂O₃^2-），注意混合后c（I₂）=$\frac{1mL×0.01mol/L}{1mL+1mL+4mL}$=$\frac{1}{6}$×0.01mol/L；
（3）①令平衡時(shí)CO的濃度變化量為xmol/L，令平衡時(shí)CO₂的濃度為xmol/L，則：
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol/L）：0.01   0.01     0       0
變化（mol/L）：x       x       x       x
平衡（mol/L）：0.01-x 0.01-x   x       x
所以$\frac{x×x}{（0.01-x）×（0.01-x）}$=$\frac{4}{9}$，解得x=0.004，
進(jìn)而計(jì)算平衡時(shí)水的濃度；
②平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{濃度變化量}{起始濃度}$×100%；
③根據(jù)①計(jì)算可知，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
平衡時(shí)（mol/L）：0.006   0.006    0.004   0.004
10min時(shí)（mol/L）：0.0056 0.0156   0.0044  0.0044
根據(jù)各物質(zhì)濃度變化量可知，CO濃度減小量等于二氧化碳、氫氣濃度增大量，而水的濃度增大，應(yīng)是增大水的濃度，可以計(jì)算水的濃度增大值．

解答 解：（1）用淀粉溶液做指示劑，通過褪色時(shí)間判斷濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系，I₂應(yīng)完全反應(yīng)，藍(lán)色褪去，采取控制變量法，碘水的濃度不變，改變Na₂S₂O₃溶液濃度，②1mL0.001mol•L^-1的碘水與③4mL0.01mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液、④4mL 0.001mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液反應(yīng)，I₂都能完全反應(yīng)；①1mL0.01mol•L^-1的碘水與④4mL 0.001mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液反應(yīng)，I₂不能完全反應(yīng)，藍(lán)色不能褪去，無法判斷，
故選：②③④；
（2）混合后c（I₂）=$\frac{1mL×0.01mol/L}{1mL+1mL+4mL}$=$\frac{1}{6}$×0.01mol/L，所以v（I₂）=$\frac{\frac{1}{6}×0.01mol/L}{4s}$=$\frac{1}{6}$×0.0025mol/（L•s），根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v（S₂O₃^2-）=2v（I₂）=2×$\frac{1}{6}$×0.0025mol/（L•s）=8.33×10^-4mol/（L•ms），
故答案為：8.33×10^-4mol/（L•s）；
（3）①令平衡時(shí)CO₂的濃度為xmol/L，則：
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol/L）：0.01    0.01     0        0
變化（mol/L）：x         x      x        x
平衡（mol/L）：0.01-x  0.01-x   x        x
所以$\frac{x×x}{（0.01-x）×（0.01-x）}$=$\frac{4}{9}$，解得x=0.004
所以5min達(dá)到平衡時(shí)，水的濃度為0.01mol/L-0.004mol/L=0.006mol/L，
故答案為：0.006mol/L；
②CO的平衡轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.004mol/L}{0.01mol/L}$×100%=40%，故答案為：40%；
③由①計(jì)算可知，5min平衡時(shí)各物質(zhì)的量濃度為
                 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
平衡時(shí)（mol/L）：0.006  0.006     0.004   0.004
10min時(shí)（mol/L）：0.0056 0.0156   0.0044   0.0044
CO的濃度變化0.006mol/L-0.0056mol/L=0.0004，CO₂與H₂濃度變化0.0044mol/L-0.004mol/L=0.0004mol/L，濃度變化相等，水蒸氣的濃度增大，故改變條件應(yīng)是增大水蒸氣的濃度，濃度增大量為0.0156mol/L+0.0044mol/L-0.01mol/L=0.01mol/L，
故答案為：增大水蒸氣的濃度；增大0.01mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)應(yīng)用等，計(jì)算v（S₂O₃^2-）是易錯(cuò)點(diǎn)，容易忽略混合后起始濃度變化，（3）中③注意分析物質(zhì)濃度變化量判斷改變條件．