Question

5．臭氧是一種強(qiáng)氧化劑可與碘化鉀水溶液發(fā)生反應(yīng)生成氧氣和單質(zhì)碘．向反應(yīng)后的溶液中滴入酚酞，溶液變?yōu)榧t色．
（1）試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式（Ⅰ）：O₃+2KI+H₂O→O₂+I₂+2KOH．
（2）該反應(yīng)體系中還伴隨著化學(xué)反應(yīng)（Ⅱ）：I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）．
反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)表達(dá)式為：$\frac{c（{{I}_{3}}^{-}）}{c（{I}_{2}）•c（{I}^{-}）}$．
（3）根據(jù)如圖，計(jì)算反應(yīng)Ⅱ中3-18s內(nèi)用I₂表示的反應(yīng)速率為5.5×10^-3mol•L^-1•s^-1．為探究Fe²⁺對(duì)上述O₃氧化I^-反應(yīng)的影響，將O₃通入含F(xiàn)e²⁺和 I^-的混合溶液中．
（4）試預(yù)測(cè)因Fe²⁺的存在可能引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)（請(qǐng)用文字描述，如：“碘離子被臭氧氧化為碘單質(zhì)”）
①亞鐵離子被臭氧氧化為鐵離子．
②鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀；該反應(yīng)的過程能顯著降低溶液的pH，并提高反應(yīng)（Ⅰ）中Ⅰ^-的轉(zhuǎn)化率，原因是：Fe³⁺形成Fe（OH）₃過程中消耗OH^-，使反應(yīng)I的平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)，促進(jìn)I^-轉(zhuǎn)化．
（5）利用I₂的氧化性可測(cè)定鋼鐵中硫的含量．做法是將鋼鐵中的硫轉(zhuǎn)化為H₂SO₃，然后以淀粉為指示劑，用一定濃度的I₂溶液進(jìn)行滴定．綜合上述各步反應(yīng)及已有知識(shí)，可推知氧化性強(qiáng)弱關(guān)系正確的是abd（填序號(hào)）．
a．Fe³⁺＞I₂        b．O₃＞Fe³⁺        c．I₂＞O₂        d．I₂＞SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)“臭氧是一種強(qiáng)氧化劑可與碘化鉀水溶液發(fā)生反應(yīng)生成氧氣和單質(zhì)碘”寫出該反應(yīng)的離子方程式；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，據(jù)此寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式；
（3）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$及化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系計(jì)算出反應(yīng)Ⅱ中3-18s內(nèi)用I₂表示的反應(yīng)速率；
（4）亞鐵離子具有較強(qiáng)還原性，易被氧化成鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵，導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ向著正向移動(dòng)，從而使提高了反應(yīng)（Ⅰ）中Ⅰ^-的轉(zhuǎn)化率；
（5）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物進(jìn)行分析．

解答 解：（1）臭氧是一種強(qiáng)氧化劑可與碘化鉀水溶液發(fā)生反應(yīng)生成氧氣和單質(zhì)碘，反應(yīng)的離子方程式為：O₃+2KI+H₂O→O₂+I₂+2KOH，
故答案為：O₃+2KI+H₂O→O₂+I₂+2KOH；
（2）反應(yīng)I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=$\frac{c（{{I}_{3}}^{-}）}{c（{I}_{2}）•c（{I}^{-}）}$，
故答案為：$\frac{c（{{I}_{3}}^{-}）}{c（{I}_{2}）•c（{I}^{-}）}$；
（3）反應(yīng)Ⅱ中3-18s內(nèi)I₃^-的濃度變化為：11.8mol/L-3.5mol/L=8.3×10^-3mol/L，則反應(yīng)Ⅱ中3-18s內(nèi)用I₃^-表示的反應(yīng)速率為：v（I₃^-）=$\frac{8.3×1{0}^{-3}mol/L}{15s}$=5.5×10^-3mol•L^-1•s^-1，化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，則v（I₃^-）=v（I₂）=$\frac{8.3×1{0}^{-3}mol/L}{15s}$=5.5×10^-3mol•L^-1•s^-1，
故答案為：5.5×10^-3mol•L^-1•s^-1；
（4）①Fe²⁺的還原性較強(qiáng)，則亞鐵離子被臭氧氧化為鐵離子，
故答案為：亞鐵離子被臭氧氧化為鐵離子；
②鐵離子在溶液中易發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鐵，該過程中消耗OH^-，使反應(yīng)I的平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)，促進(jìn)I^-轉(zhuǎn)化，提高了反應(yīng)（Ⅰ）中Ⅰ^-的轉(zhuǎn)化率，
故答案為：鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀；Fe³⁺形成Fe（OH）₃過程中消耗OH^-，使反應(yīng)I的平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)，促進(jìn)I^-轉(zhuǎn)化；
（5）利用I₂的氧化性可測(cè)定鋼鐵中硫的含量，發(fā)生反應(yīng)為H₂SO₃+I₂+H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-，證明氧化性I₂＞SO₄^2-；結(jié)合以上分析及已知知識(shí)還可知氧化性：Fe³⁺＞I₂、O₃＞Fe³⁺，
故答案為：a b d．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化的曲線、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用等知識(shí)，題目難度中等，注意掌握常見化學(xué)用語的書寫原則，明確化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．