Question

【題目】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。該反應的還原產物為______。

（2）已知反應2HI(g)H2(g)+I2(g)的△H = +11 kJ·mol－1，l molH2(g)、1 mol I2(g)分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，則1 mol HI(s)分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為______kJ。

（3）Bodensteins研究了下列反應：2HI(g)H2(g)+I2(g)。在716 K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的關系如下表：

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__________________。

②上述反應中，正反應速率為正=k正x2(HI)，逆反應速率為逆=k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數，則k逆為____________________(以K和k正表示)。若k正=0.0027 min－1，在t = 40 min時， 正 = _______________min－1。

③由上述實驗數據計算得到正～x(HI)和逆～x(H2)的關系可用下圖表示。當升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，相應的點分別為______________(填字母)。

Answer 1

【答案】 MnSO4(或Mn2＋) 299 k正／K 1.95×10－3 A、E

【解析】（1）根據氧化還原反應方程式來判斷還原產物是中學常規考法，遷移實驗室制氯氣的原理可得MnSO4。

（2） 鍵能一般取正值來運算，ΔH=E（反應物鍵能總和）－E（生成物鍵能總和）；設1molHI（g）分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為xkJ，代入計算：+11=2x－（436+151），x=299。

（3） ①因反應前后氣體體積相等，不同的起始態很容易達到等效的平衡狀態。表格中的兩列數據是正向和逆向的兩組數據。

716K時，取第一行數據計算：2HI（g）H2（g）+I2（g）

n（始）（取1mol） 1 0 0

Δn（0.216） （0.108） （0.108）

n（平） 0.784（0.108） （0.108）

化學平衡常數為

②平衡狀態下，v正=v逆，故有：k正·x2(HI) =k逆·x(H2)·x(I2)

變形：k正/k逆=｛x(H2)·x(I2)｝/x2(HI)=K；故有：k逆=k正/K

③注意到升溫的兩個效應（加快化學反應速率、使平衡移動）即可突破：先看圖像右半區的正反應，速率加快，坐標點會上移；平衡（題中已知正反應吸熱）向右移動，坐標點會左移。綜前所述，找出A點。同理可找出E點。