Question

20．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）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后濃縮，再向濃縮液中加MnO₂和H₂SO₄，即可得到I₂，該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為MnSO₄．
（2）上述濃縮液中含有I^-、Cl^-等離子，取一定量的濃縮液，向其中不斷滴加AgNO₃溶液，當(dāng)AgCl開始沉淀時(shí)，溶液中$\frac{{c（{I^-}）}}{{c（C{l^-}）}}$為：5.0×10^-7，已知K_sp（AgCl）=1.7×10^-10，K_sp（AgI）=8.5×10^-17．
（3）已知反應(yīng)2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）△H=+11kJ•mol^-1，1mol H₂（g）、1mol I₂（g）分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別需要吸收436kJ、151kJ的能量，則1molHI（g）分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為299kJ．
（4）已知反應(yīng)：H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），在457.6℃時(shí)，將0.2molH₂和0.1mol I₂氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得HI的體積分?jǐn)?shù)為20%，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為：K=$\frac{{c}^{2}（HI）}{c（{I}_{2}）c（{H}_{2}）}$=$\frac{（2×0.003）^{2}}{（0.02-0.003）（1-0.003）}$=0.3（必須先列出表達(dá)式并計(jì)算出結(jié)果）．
（5）已知次碘酸鈉是一種氧化劑，比次氯酸鈉和次溴酸鈉穩(wěn)定．25℃時(shí)HIO的電離常數(shù)為2.5×10^-9，則該溫度下0.01mol/L的NaIO溶液的pH=10.3．（提示：lg5=0.7，lg2=0.3）

Answer 1

分析 （1）海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反應(yīng)中I元素發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn元素被還原，還原產(chǎn)物應(yīng)為硫酸錳；
（2）當(dāng)AgCl開始沉淀時(shí)，說明溶液中的c（I^-）和c（Cl^-）均已達(dá)到飽和狀態(tài)，因此可以根據(jù)溶度積表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算，溶液中 $\frac{c（{I}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{Ksp（AgI）}{Ksp（AgCl）}$；
（3）正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量-化學(xué)鍵生成時(shí)需放出的能量=反應(yīng)吸收的熱量；
（4）依據(jù)化學(xué)平衡三行計(jì)算列式，在457.6℃時(shí)，將0.2molH₂和0.1mol I₂氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得HI的體積分?jǐn)?shù)為20%，設(shè)反應(yīng)的氫氣物質(zhì)的量濃度為x，
                 H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），
起始量（mol/L）  0.02    0.01       0
變化量（mol/L）  x        x         2x
平衡量（mol/L）0.02-x   0.01-x      2x
結(jié)合碘化氫體積分?jǐn)?shù)計(jì)算x，平衡常數(shù)等于生成物濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度的冪次方乘積；
（5）該溫度下0.01mol/L的NaIO溶液中存在水解平衡，IO^-+H₂O?HIO+OH^-，Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HIO）}{c（I{O}^{-}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$．

解答 解：（1）海藻中的碘元素以碘化物形式存在，反應(yīng)中I元素發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn元素被還原，還原產(chǎn)物應(yīng)為硫酸錳，故答案為：MnSO₄；
（2）當(dāng)AgCl開始沉淀時(shí)，說明溶液中的c（I^-）和c（Cl^-）均已達(dá)到飽和狀態(tài)，因此可以根據(jù)溶度積表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算，溶液中$\frac{c（{I}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{Ksp（AgI）}{Ksp（AgCl）}$=$\frac{8.5×1{0}^{-17}}{1.8×1{0}^{-10}}$$\frac{8.5×1{0}^{-17}}{1.7×1{0}^{-10}}$=5.0×10^-7，
故答案為：5.0×10^-7；
（3）2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）△H=+11kJ•mol^-1，設(shè)1molHI（g）分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為x kJ，則：2x kJ-436kJ-151kJ=11kJ，解得x=299，
故答案為：299；
（4）設(shè)反應(yīng)的氫氣物質(zhì)的量濃度為x，
                 H₂（g）+I₂（g）?2HI（g），
起始量（mol/L）  0.02    0.01       0
變化量（mol/L）  x        x         2x
平衡量（mol/L）0.02-x   0.01-x      2x
$\frac{2x}{0.02-x+0.01-x+2x}$×100%=20%
x=0.003mol/L，
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（HI）}{c（{I}_{2}）c（{H}_{2}）}$=$\frac{（2×0.003）^{2}}{（0.02-0.003）（0.01-0.003）}$=0.3，
故答案為：0.3；
（5）25℃時(shí)HIO的電離常數(shù)為2.5×10^-9，則該溫度下0.01mol/L的NaIO溶液中存在水解平衡，IO^-+H₂O?HIO+OH^-，Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HIO）}{c（I{O}^{-}）}$=$\frac{c（O{H}^{-}）c（HIO）}{c（I{O}^{-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{1{0}^{-14}}{2.5×1{0}^{-9}}$=4×10^-6，c（OH^-）=$\sqrt{\frac{4×1{0}^{-6}}{0.01}}$=2×10^-4mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2×1{0}^{-4}}$=5×10^-11mol/L，
PH=-lgc（H⁺）=11-lg5=11-0.7=10.3，故答案為：10.3．

點(diǎn)評(píng) 本題比較綜合，涉及考查氧化還原反應(yīng)、反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算等，屬于拼合型題目，側(cè)重考查學(xué)生自學(xué)能力、分析解決問題的能力，注意水解平衡和電離平衡的關(guān)系計(jì)算，題目難度中等．