Question

（2013?廣東）大氣中的部分碘源于O₃對(duì)海水中I^-的氧化．將O₃持續(xù)通入NaI溶液中進(jìn)行模擬研究．
（1）O₃將I^-氧化成I₂的過(guò)程由3步反應(yīng)組成：
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
總反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2I^-+O₃+2H⁺I₂+O₂+H₂O

，其反應(yīng)△H=

△H₁+△H₂+△H₃

（2）在溶液中存在化學(xué)平衡：I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq），其平衡常數(shù)表達(dá)式為

．
（3）為探究Fe²⁺對(duì)O₃氧化I^-反應(yīng)的影響（反應(yīng)體系如圖1），某研究小組測(cè)定兩組實(shí)驗(yàn)中I₃^-濃度和體系pH，結(jié)果見(jiàn)圖2和下表．

編號(hào)	反應(yīng)物	反應(yīng)前pH	反應(yīng)后pH
第1組	O3+I-	5.2	11.0
第2組	O3+I-+Fe2-	5.2	4.1

第1組實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)致反應(yīng)后pH升高的原因是

由2I^-+O₃+2H⁺I₂+O₂+H₂O可知消耗酸，所以pH升高

．
②圖1中的A為

Fe²⁺

，由Fe³⁺生成A的過(guò)程能顯著提高Ⅰ^-的轉(zhuǎn)化率，原因是

O₃可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺：O₃+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+O₂+H₂O，F(xiàn)e³⁺氧化I^-：2Fe³⁺+2I^-=I₂+2Fe²⁺，即A是亞鐵離子，I^-消耗量增大，轉(zhuǎn)化率增大．

．
③第2組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行18s后，I₃^-濃度下降．導(dǎo)致下降的直接原因有（雙選）

BC

．
A．c（H⁺）減小     B．c（I^-）減小     C．I₂（g）不斷生成     D．c（Fe³⁺）增加
（4）據(jù)圖2，計(jì)算3-18s內(nèi)第2組實(shí)驗(yàn)中生成I₃^-的平均反應(yīng)速率（寫出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)題給信息，總反應(yīng)為O₃氧化I^-生成I₂，將所給的三個(gè)反應(yīng)：①+②+③可得總反應(yīng)以及△H；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積來(lái)分析；
（3）①該反應(yīng)消耗H⁺，隨反應(yīng)進(jìn)行c（H⁺）濃度降低，pH升高；
②由于是持續(xù)通入O₃，O₃可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺：O³+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+O₂+H₂O，F(xiàn)e³⁺氧化I^-：2Fe³⁺+2I^-=I₂+2Fe²⁺，即A是亞鐵離子，I^-消耗量增大，轉(zhuǎn)化率增大，與I₂反應(yīng)的量減少，I₃^-濃度減��；
③根據(jù)I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq），使c（I₃^-）急劇減小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)；
（4）根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算反應(yīng)速率；

解答：解：（1）將所給的三個(gè)反應(yīng)：①+②+③可得總反應(yīng)：2I^-（aq）+O₃（g）+2H⁺（aq）?I₂（aq）+O₂（g）+H₂O（l），△H=△H₁+△H₂+△H₃，
故答案為：2I^-+O₃+2H⁺?I₂+O₂+H₂O；△H₁+△H₂+△H₃； 
（2）因平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，所以K=

c(I3-)

c(I2)c(I-)

，故答案：

c(I3-)

c(I2)c(I-)

；
（3）①該反應(yīng)消耗H⁺，隨反應(yīng)進(jìn)行c（H⁺）濃度降低，pH升高，方程式為：2I^-+O₃+2H⁺?I₂+O₂+H₂O，
故答案為：由2I^-+O₃+2H⁺?I₂+O₂+H₂O可知消耗酸，所以pH升高；
②由于是持續(xù)通入O₃，O₃可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺：O³+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+O₂+H₂O，F(xiàn)e³⁺氧化I^-：2Fe³⁺+2I^-=I₂+2Fe²⁺，即A是亞鐵離子．I^-消耗量增大，轉(zhuǎn)化率增大；
故答案為：Fe²⁺；O₃可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺：O₃+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+O₂+H₂O，F(xiàn)e³⁺氧化I^-：2Fe³⁺+2I^-=I₂+2Fe²⁺，即A是亞鐵離子，I^-消耗量增大，轉(zhuǎn)化率增大；
③c（Fe³⁺）增加，發(fā)生反應(yīng)：2Fe³⁺+2I^-=I₂+2Fe²⁺，消耗I^-，I₂（g）不斷生成，都會(huì)使I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）平衡逆向移動(dòng)，故消耗I^-，I₂（g）不斷生成，都會(huì)使c（I₃^-）急劇減小，
故答案為：BC；
（4）3～18s內(nèi)，v（I₃-）=

11.8×10-3mol/L-3.5×10-3mol/L

15S

=5.5×10^-4mol/（L?S），
故答案為：5.5×10^-4mol/（L?S）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律、化學(xué)平衡常數(shù)，化學(xué)平衡的移動(dòng)以及化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算等知識(shí)，難度中等．