化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：TaS2（s）＋2I2（g）TaI4（g）＋S2（g）ΔH>0（I）反应（Ⅰ）的平衡常数

Question

化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS ₂ 晶体，发生如下反应：
TaS ₂ （s）＋2I ₂ （g） TaI ₄ （g）＋S ₂ （g）　ΔH>0（I）
反应（Ⅰ）的平衡常数表达式K＝________，若K＝1，向某恒容容器中加入1 mol I ₂ （g）和足量TaS ₂ （s），I ₂ （g）的平衡转化率为________。
（2）如图所示，反应（Ⅰ）在石英真空管中进行，先在温度为T ₂ 的一端放入未提纯的TaS ₂ 粉末和少量I ₂ （g），一段时间后，在温度为T ₁ 的一端得到了纯净TaS ₂ 晶体，则温度T ₁ ________T ₂ （填“>”“<”或“＝”）。上述反应体系中循环使用的物质是________。

（3）利用I ₂ 的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢样中的硫转化成H ₂ SO ₃ ，然后用一定浓度的I ₂ 溶液进行滴定，所用指示剂为________，滴定反应的离子方程式为______________________。
（4）25℃时，H ₂ SO ₃ HSO ₃ ^- ＋H ^＋ 的电离常数K _a ＝1×10 ^－2 mol·L ^－1 ，则该温度下NaHSO ₃ 水解反应的平衡常数K _h ＝________mol·L ^－1 ，若向NaHSO ₃ 溶液中加入少量的I ₂ ，则溶液中 将________（填“增大”“减小”或“不变”）。

Answer 1

（1）[c（TaI ₄ ）·c（S ₂ ）]/c ² （I ₂ ）　66.7%　（2）＜　I ₂ 　（3）淀粉　I ₂ ＋H ₂ SO ₃ ＋H ₂ O=4H ^＋ ＋2I ^－ ＋SO ₄ ^2-
（4）1×10 ^－12 　增大

结合题给可逆反应的特点，应用化学平衡移动原理，分析化学平衡、电离平衡和水解平衡问题。
（1）反应（Ⅰ）中，TaS ₂ 为固体，则平衡常数表达式K＝[c（TaI ₄ ）·c（S ₂ ）/c ² （I ₂ ）]。设平衡时，I ₂ 转化的物质的量为x，则有
　　　　　　TaS ₂ （s）＋2I ₂ （g） TaI ₄ （g）＋S ₂ （g）
起始/mol           1       0     0
转化/mol            x      0.5x   0.5x
平衡/mol         1－x      0.5x    0.5x
此时平衡常数K为1，则有[（0.5x）·（0.5x）]/（1－x） ² ＝1，从而可得x＝2/3 mol，I ₂ （g）的转化率为（2/3 mol）/1 mol×100%≈66.7%。
（2）由题意可知，未提纯的TaS ₂ 粉末变成纯净TaS ₂ 晶体，要经过两步转化：①TaS ₂ ＋2I ₂ =TaI ₄ ＋S ₂ ，②TaI ₄ ＋S ₂ =TaS ₂ ＋2I ₂ ，即反应（Ⅰ）先在温度T ₂ 端正向进行，后在温度T ₁ 端逆向进行，反应（Ⅰ）的ΔH大于0，因此温度T ₁ 小于T ₂ ，该过程中循环使用的是I ₂ 。
（3）淀粉遇单质I ₂ 显蓝色，利用I ₂ 溶液滴定H ₂ SO ₃ 时，常用淀粉作指示剂，达到终点时，溶液由无色变成蓝色，滴定反应的离子方程式为I ₂ ＋H ₂ SO ₃ ＋H ₂ O=4H ^＋ ＋2I ^－ ＋SO ₄ ^2- 。
（4）H ₂ SO ₃ 的电离常数K _a ＝[c（HSO ₃ ^- ）·c（H ^＋ ）]/c（H ₂ SO ₃ ）＝1×10 ^－2 mol·L ^－1 ，水的离子积常数K _W ＝c（H ^＋ ）·c（OH ^－ ）＝1×10 ^－14 mol ² ·L ^－2 ，综上可得K _a ＝[c（HSO ₃ ^- ）·K _W ]/[c（H ₂ SO ₃ ）·c（OH ^－ ）]。NaHSO ₃ 溶液中HSO ₃ ^- 的水解反应为HSO ₃ ^- ＋H ₂ O H ₂ SO ₃ ＋OH ^－ ，则水解平衡常数K _h ＝[c（H ₂ SO ₃ ）·c（OH ^－ ）]/c（HSO ₃ ^- ）＝K _W /K _a ＝（1×10 ^－14 mol ² ·L ^－2 ）/（1×10 ^－2 mol·L ^－1 ）＝1×10 ^－12 mol·L ^－1 。NaHSO ₃ 溶液中加入少量I ₂ ，二者发生氧化还原反应，溶液中c（HSO ₃ ^- ）减小，HSO ₃ ^- 的水解程度增大，c（H ₂ SO ₃ ）/c（HSO ₃ ^- ）将增大。
点拨：知识：平衡常数及转化率；平衡移动及影响因素；氧化还原滴定及指示剂的选择；电离平衡常数和水解平衡常数的计算。能力：考查考生的综合应用能力、分析问题和解决问题的能力，以及简单计算的能力。试题难度：较大。