Question

【題目】NaHSO3可被過量KIO3氧化，當(dāng)NaHSO3完全消耗時(shí)才有I2析出。某課題組用0.02mol/LNaHSO3溶液和0.02mol/L KIO3溶液，以及淀粉作指示劑，通過測(cè)定溶液變藍(lán)所用時(shí)間來探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。

（1）寫出NaHSO3溶液與過量KIO3溶液反應(yīng)生成I2的離子方程式：__________________________。

（2）調(diào)節(jié)反應(yīng)物濃度和溫度進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果如下：

編號(hào)	NaHSO3溶液（mL）	KIO3溶液（mL）	H2O（mL）	反應(yīng)溫度（℃）/	變藍(lán)時(shí)間（t/s）
①	10	15	a	10	t1
②	10	40	0	10	t2
③	10	b	0	20	t3

表中a=_________，b=_________。

（3）改變反應(yīng)溫度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)③，得到溫度(T)與溶液變藍(lán)所需時(shí)間(t)的關(guān)系如下圖所示（“×××”表示超過50℃后溶液不會(huì)再變藍(lán)）。

①在30℃下，若溶液變藍(lán)時(shí)，I2的物質(zhì)的量為n mol，則從反應(yīng)開始至溶液變藍(lán)，IO3-的平均反應(yīng)速率為_______mol·L-1·s-1(寫出表達(dá)式即可，不要化簡(jiǎn))。

②根據(jù)圖像，請(qǐng)你描述低于50℃時(shí)，溶液變藍(lán)所需時(shí)間與反應(yīng)溫度的關(guān)系：__________________。

（4）將NaHSO3溶液與KIO3溶液混合(預(yù)先加入可溶性淀粉為指示劑)，用速率檢測(cè)儀檢測(cè)出起始階段反應(yīng)速率逐漸增大，一段時(shí)間后反應(yīng)速率又逐漸減小。課題組在排除濃度、溫度等影響因素后，對(duì)起始階段反應(yīng)速率逐漸增大的原因提出如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二：

假設(shè)一：反應(yīng)生成的I2對(duì)反應(yīng)起催化作用；I2濃度越大反應(yīng)速率越快；

假設(shè)二：________________________________________________________；

假設(shè)三：________________________________________________________；

（5）請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容（反應(yīng)速率可用測(cè)速儀測(cè)定）。

實(shí)驗(yàn)方案	預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論
第一步：在燒杯甲中將NaHSO3溶液與過量KIO3 溶液混合， 用測(cè)速儀測(cè)定起始時(shí)的反應(yīng)速率V（甲） 第二步：在燒杯乙中________________________，測(cè)定其起始階段的相同時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率V(乙）	若__________，則假 設(shè)一成立

Answer 1

【答案】 2IO3-+5HSO3-=5 SO42- +I2+3H++H2O 25 40 溫度低于30℃時(shí)，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時(shí)間越短 溫度高于30℃時(shí)，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時(shí)間越長(zhǎng) 反應(yīng)生成的H+對(duì)反應(yīng)起催化作用，H+濃度越大反應(yīng)速率越快反應(yīng)生成的SO42-對(duì)反應(yīng)起催化作用，SO42- 濃度越大反應(yīng)速率越快 在燒杯乙中進(jìn)行同一反應(yīng)（不同的是乙燒杯中預(yù)先加入少量I2，其他反應(yīng)條件均完全相同） 若V（甲）< V（乙）則假設(shè)一成立

【解析】試題分析：本題考查設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

（1）NaHSO3溶液與過量KIO3溶液反應(yīng)生成I2，KIO3被還原為I2，NaHSO3被氧化，可寫出HSO3-+IO3-→SO42-+I2，根據(jù)得失電子守恒可配平5HSO3-+2IO3-→5SO42-+I2，結(jié)合原子守恒和電荷守恒得離子方程式為2IO3-+5HSO3-=5SO42- +I2+3H++H2O。

（2）通過比較分析，實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)溫度相同，實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②是探究反應(yīng)物KIO3濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，10+15+a=10+40，a=25。實(shí)驗(yàn)②和實(shí)驗(yàn)③是探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，濃度必須相同，b=40。

（3）①根據(jù)圖像在30℃下，從反應(yīng)開始到溶液變藍(lán)需要65s；若溶液變藍(lán)時(shí)，I2的物質(zhì)的量為n mol，根據(jù)I守恒，消耗的IO3-物質(zhì)的量為2nmol，υ（IO3-）=2nmol [（10+40）10-3L] 65s=mol·L-1·s-1。

②根據(jù)圖像，低于50℃時(shí)，溶液變藍(lán)所需時(shí)間與反應(yīng)溫度的關(guān)系：溫度低于30℃時(shí)，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時(shí)間越短；溫度高于30℃時(shí)，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時(shí)間越長(zhǎng)。

（4）課題組排除了濃度、溫度等影響因素，由于該反應(yīng)中沒有氣體參與，所以對(duì)起始階段反應(yīng)速率逐漸增大的影響因素為催化劑，沒有添加催化劑，所以起催化作用的應(yīng)猜想為反應(yīng)的生成物。假設(shè)一：反應(yīng)生成的I2對(duì)反應(yīng)起催化作用，I2濃度越大反應(yīng)速率越快；假設(shè)二：反應(yīng)生成的H+對(duì)反應(yīng)起催化作用，H+濃度越大反應(yīng)速率越快；假設(shè)三：反應(yīng)生成的SO42-對(duì)反應(yīng)起催化作用，SO42- 濃度越大反應(yīng)速率越快。

（5）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)一，即設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證I2的濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。用控制變量法，乙中盛放與甲中相同的NaHSO3溶液與過量KIO3 溶液，只不過在乙中燒杯中預(yù)先加入少量I2，測(cè)定其起始階段的相同時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率V（乙）。若V（甲）V（乙），則假設(shè)一成立。