Question

12．碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途．回答下列問題：
（1）海帶中富含碘，請簡述檢驗碘的實驗方案取海帶灼燒成灰，加水浸取后過濾，向濾液中加入硫酸與雙氧水，再加淀粉試液變藍，說明含有碘；
（2）已知反應2HI（g）═H₂（g）+I₂（g）的△H=+11kJ•mol^-1，1molH₂（g）、1molHI（g）分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436KJ、299KJ的能量，則1molI₂（g）分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為151kJ；
（3）Bodensteins研究了下列反應：2HI（g）═H₂（g）+I₂（g）
在716K時，氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x（HI）與反應時間t的關系如表：

t/min	0	20	40	60	80	120
X（HI）	1	0.91	0.85	0.815	0.795	0.784
X（HI）	0	0.60	0.73	0.773	0.780	0.784

①根據上述實驗結果，該反應的平衡常數K的計算式為：$\frac{0.10{8}^{2}}{0.78{4}^{2}}$；（不用求出結果）
②其他條件不變，向平衡后體系中再加入少量HI，則平衡向正（填“正”或“逆”）反應方向移動，達到平衡后x（HI）不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
③上述反應中，正反應速率為v_正=k_正x²（HI），逆反應速率為v_逆=k_逆x（H₂）x（I₂），其中k_正、k_逆為速率常數，則k_逆為$\frac{{K}_{正}}{K}$（以K和K_正表示）；若k_正=0.0027min^-1，在t=40min時，v_正=1.95×10^-3min^-1min^-1．
④由上述實驗數據計算得到v_正～x（HI）和v_逆～x（H₂）的關系可用如圖表示．當升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，相應的點分別為A、E（填字母）．

Answer 1

分析 （1）海帶中的碘是化合態(tài)形式，淀粉遇碘單質顯藍色，故可將海帶中的碘元素形成碘單質的形式可檢驗；
（2）根據反應熱=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算；
（3）①根據表中數據知，反應達到平衡狀態(tài)時，HI的物質的量分數是0.784，碘和氫氣的物質的量分數相等為0.108，化學平衡常數K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積之比，帶入計算；
②增大反應物濃度，反應正向移動；新平衡相當于對原平衡加壓，該反應氣體體積不變，則平衡不移動，各物質的物質的量增大，但百分量不變；
③根據化學平衡常數公式確定k_逆、K、k_正的關系；根據v_正=k_正x²（HI）計算正反應速率；
④升高溫度，正、逆反應速率均加快，正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，正反應建立平衡，平衡時HI的物質的量分數減小，逆反應建立平衡，平衡時H₂的物質的量分數增大．

解答 解：（1）海帶中的碘是化合態(tài)形式，淀粉遇碘單質顯藍色，故取海帶灼燒成灰，加水浸取后過濾，向濾液中加入硫酸與雙氧水，再加淀粉試液變藍，說明含有碘；
故答案為：取海帶灼燒成灰，加水浸取后過濾，向濾液中加入硫酸與雙氧水，再加淀粉試液變藍，說明含有碘；
（2）設1molI₂（g）分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為x，反應2HI（g）═H₂（g）+I₂（g）的△H=+11kJ•mol^-1，1molH₂（g）、1molHI（g）分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436KJ、299KJ的能量，則2×299-436-x=△H=+11kJ•mol^-1，解得x=151；
故答案為：151；
（3）①根據表中數據知，反應達到平衡狀態(tài)時，HI的物質的量分數是0.784，碘和氫氣的物質的量分數相等為0.108，其化學平衡常數K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$=$\frac{0.10{8}^{2}}{0.78{4}^{2}}$；
故答案為：$\frac{0.10{8}^{2}}{0.78{4}^{2}}$；
②向平衡后體系中再加入少量HI，反應物濃度增大，瞬間反應向著正方向進行；但是該反應是個氣體體積不變的反應，相當于對原平衡加壓，新平衡時，各物質的物質的量增大，但是百分量不變，則HI的質量分數也不變；
故答案為：正；不變；
③該反應達到平衡狀態(tài)時正逆反應速率相等，v_正=k_正x²（HI）=v_逆=k_逆x（H₂）x（I₂），則k_逆=k_正$•\frac{{x}^{2}（HI）}{x（{H}_{2}）x（{I}_{2}）}$=$\frac{{K}_{正}}{K}$，若k_正=0.0027min^-1，在t=40min時，v_正=0.0027min^-1×0.85²=1.95×10^-3min^-1；
故答案為：$\frac{{K}_{正}}{K}$； 1.95×10^-3min^-1；
 ④對于2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）反應建立平衡時：
升高溫度，正、逆反應速率均加快，因此排除C點，正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，因此平衡正向移動，再次平衡時HI的物質的量分數減小，因此排除B點，故選A點；
對于H₂（g）+I₂（g）?2HI（g）反應建立平衡時：
升高溫度，正、逆反應速率均加快，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，因此平衡逆向移動，再次平衡時H₂的物質的量分數增大，故選E點；
因此反應重新達到平衡，v_正～x（HI）對應的點為A，v_逆～x（H₂）對應的點為E；
故答案為：A、E．

點評 本題考查化學平衡狀態(tài)判斷、化學平衡常數有關計算等知識點，側重考查學生分析判斷能力，易錯點是平衡狀態(tài)判斷，注意：只有反應前后改變的物理量才能作為平衡狀態(tài)判斷依據，難點是（3）題計算．