Question

化學反應原理在科研和生產中有廣泛應用。
（1）利用“化學蒸氣轉移法”制備TaS₂晶體，發生如下反應：
TaS₂（s）＋2I₂（g）TaI₄（g）＋S₂（g）　ΔH>0（I）
反應（Ⅰ）的平衡常數表達式K＝________，若K＝1，向某恒容容器中加入1 mol I₂（g）和足量TaS₂（s），I₂（g）的平衡轉化率為________。
（2）如圖所示，反應（Ⅰ）在石英真空管中進行，先在溫度為T₂的一端放入未提純的TaS₂粉末和少量I₂（g），一段時間后，在溫度為T₁的一端得到了純凈TaS₂晶體，則溫度T₁________T₂（填“>”“<”或“＝”）。上述反應體系中循環使用的物質是________。

（3）利用I₂的氧化性可測定鋼鐵中硫的含量。做法是將鋼樣中的硫轉化成H₂SO₃，然后用一定濃度的I₂溶液進行滴定，所用指示劑為________，滴定反應的離子方程式為______________________。
（4）25℃時，H₂SO₃HSO₃^-＋H^＋的電離常數K_a＝1×10^－2mol·L^－1，則該溫度下NaHSO₃水解反應的平衡常數K_h＝________mol·L^－1，若向NaHSO₃溶液中加入少量的I₂，則溶液中將________（填“增大”“減小”或“不變”）。

Answer 1

（1）[c（TaI₄）·c（S₂）]/c²（I₂）　66.7%　（2）＜　I₂　（3）淀粉　I₂＋H₂SO₃＋H₂O=4H^＋＋2I^－＋SO₄^2-
（4）1×10^－12　增大

結合題給可逆反應的特點，應用化學平衡移動原理，分析化學平衡、電離平衡和水解平衡問題。
（1）反應（Ⅰ）中，TaS₂為固體，則平衡常數表達式K＝[c（TaI₄）·c（S₂）/c²（I₂）]。設平衡時，I₂轉化的物質的量為x，則有
　　　　　　TaS₂（s）＋2I₂（g）TaI₄（g）＋S₂（g）
起始/mol           1       0     0
轉化/mol            x      0.5x   0.5x
平衡/mol         1－x      0.5x    0.5x
此時平衡常數K為1，則有[（0.5x）·（0.5x）]/（1－x）²＝1，從而可得x＝2/3 mol，I₂（g）的轉化率為（2/3 mol）/1 mol×100%≈66.7%。
（2）由題意可知，未提純的TaS₂粉末變成純凈TaS₂晶體，要經過兩步轉化：①TaS₂＋2I₂=TaI₄＋S₂，②TaI₄＋S₂=TaS₂＋2I₂，即反應（Ⅰ）先在溫度T₂端正向進行，后在溫度T₁端逆向進行，反應（Ⅰ）的ΔH大于0，因此溫度T₁小于T₂，該過程中循環使用的是I₂。
（3）淀粉遇單質I₂顯藍色，利用I₂溶液滴定H₂SO₃時，常用淀粉作指示劑，達到終點時，溶液由無色變成藍色，滴定反應的離子方程式為I₂＋H₂SO₃＋H₂O=4H^＋＋2I^－＋SO₄^2-。
（4）H₂SO₃的電離常數K_a＝[c（HSO₃^-）·c（H^＋）]/c（H₂SO₃）＝1×10^－2 mol·L^－1，水的離子積常數K_W＝c（H^＋）·c（OH^－）＝1×10^－14mol²·L^－2，綜上可得K_a＝[c（HSO₃^-）·K_W]/[c（H₂SO₃）·c（OH^－）]。NaHSO₃溶液中HSO₃^-的水解反應為HSO₃^-＋H₂OH₂SO₃＋OH^－，則水解平衡常數K_h＝[c（H₂SO₃）·c（OH^－）]/c（HSO₃^-）＝K_W/K_a＝（1×10^－14mol²·L^－2）/（1×10^－2mol·L^－1）＝1×10^－12mol·L^－1。NaHSO₃溶液中加入少量I₂，二者發生氧化還原反應，溶液中c（HSO₃^-）減小，HSO₃^-的水解程度增大，c（H₂SO₃）/c（HSO₃^-）將增大。
點撥：知識：平衡常數及轉化率；平衡移動及影響因素；氧化還原滴定及指示劑的選擇；電離平衡常數和水解平衡常數的計算。能力：考查考生的綜合應用能力、分析問題和解決問題的能力，以及簡單計算的能力。試題難度：較大。