Question

【題目】碘化氫常用于制備碘的化合物和用作有機反應的還原劑。碘化氫不穩定，易分解，碘化氫極易溶于水，其水溶液稱為氫碘酸，氫碘酸是強酸，有較強的還原性。

(1)氫碘酸若在空氣中長期放置，溶液會變成黃色，其原因是___（用化學方程式來表示）。

(2)實驗室中常用干燥的紅磷和碘相互接觸，加少量水微熱，即可生成碘化氫和亞磷酸（H3PO3），該反應的化學方程式為___。

(3)氫氣和碘蒸氣能直接反應生成碘化氫，H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＜0。T℃時，向1L恒容密閉容器中充入0.2molH2和0.2molI2(g)，5min時反應達到平衡，H2、I2(g)和HI的物質的量濃度(c)隨時間(t)變化的曲線如圖l所示：

①0～5min內，以HI表示的該反應速率v(HI)=___。

②T℃時，該反應的平衡常數K=___。

③6min時，改變的外界條件為___。

④10min時，保持其他條件不變，再向容器中充入0.1molH2、0.1molI2(g)、0.2molHI(g)，12min時達到新平衡。在圖2中畫出10～12min，H2和HI的濃度變化曲線___（曲線上標明H2和HI）；0～5min和0～2min時間段，H2的轉化率分別用α1、α2表示，則αl___α2（填“＞”、“＜”或“=”）。

Answer 1

【答案】4HI＋O2=2H2O＋2I2 2P＋3I2＋6H2O=2H3PO3＋6HI 0.064mol·L-1·min-1 64 降溫 ＜

【解析】

(1)氫碘酸具有較強的還原性，露置在空氣中會被空氣中的氧氣氧化為碘單質，從而使溶液變黃，反應的化學方程式為：4HI＋O2=2H2O＋2I2。答案為：4HI＋O2=2H2O＋2I2；

(2)根據題意和氧化還原反應方程式的配平原則，該反應的化學方程式為：2P＋3I2＋6H2O=2H3PO3＋6HI。答案為：2P＋3I2＋6H2O=2H3PO3＋6HI；

(3)①由圖像可知，0～5min內，Δc(HI)=0.32mol·L-1，v(HI)= =0.064mol·L-1·min-1。答案為：0.064mol·L-1·min-1；

②T℃時，該反應在5min時達到平衡，由圖像可知，平衡時，c(HI)=0.32mol·L-1，c(H2)=c(I2)=0.04mol·L-1，則T℃時該反應的平衡常數K===64。答案為：64；

③6min時，反應物、產物濃度瞬間不變，但隨著反應的進行，反應物濃度減少，生成物濃度增加，說明平衡正向移動，由于該正反應為放熱反應，故6min時改變的條件是降低溫度。答案為：降溫；

④10min時，已達到新的平衡，此時c(H2)=c(I2)=0.02mol·L-1，c(HI)=0.36mol·L-1，則K===324。保持其他條件不變，再向容器中充入0.1molH2、0.1molI2(g)、0.2molHI，此時，c(H2)=c(I2)=0.12mol·L-1，c(HI)=0.56mol·L-1，Qc===＜K=324，平衡正向移動，c(H2)和c(I2)減小，c(HI)增大，12min時，反應達到新平衡，設10min～12min過程中Δc(H2)=Δc(I2)=xmol·L-1，則12min時，c(H2)=c(I2)=(0.12－x)mol·L-1，c(HI)=(0.56＋2x)mol·L-1，則K===324，解得：x=0.08，故12min時，c(H2)=c(I2)=(0.12－0.08)mol·L-1=0.04mol·L-1，c(HI)=(0.56＋0.16)mol·L-1=0.72mol·L-1，故10～12min，H2和HI的濃度變化曲線如圖所示。

由圖示可知，0～5min時，H2的轉化率α1=×100%=80%，0～12min時，共充入的n(H2)=0.3mol，12min時，剩余n(H2)=0.04mol·L-1×1L=0.04mol，則0～12min時，H2的轉化率α2=×100%≈86.7%，故α1＜α2。答案為：；＜。