Question

【題目】將濃度均為0.01 mol/L 的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合，一定時間后溶液變?yōu)樗{色。該實驗是一種“碘鐘實驗”。某小組同學在室溫下對該“碘鐘實驗”的原理進行探究。

（資料）

該“碘鐘實驗”的總反應：H2O2 +2S2O32-+2H+=S4O62-+2H2O

反應分兩步進行：

反應A：H2O2+2I-+2H＋=I2+2H2O

反應B：……

(1)反應B的離子方程式是______。對于總反應，I-的作用相當于______。

(2)為證明反應A、B的存在，進行實驗Ⅰ。

a.向酸化的H2O2溶液中加入試劑X的水溶液，溶液變?yōu)樗{色。

b.再向得到的藍色溶液中加入Na2S2O3溶液，溶液的藍色褪去。

試劑X是______。

(3)為探究溶液變藍快慢的影響因素，進行實驗Ⅱ、實驗Ⅲ。（溶液濃度均為0.01 mol/L）

試劑 序號 用量（mL）	H2O2 溶液	H2SO4 溶液	Na2S2O3 溶液	KI溶液 (含淀粉)	H2O
實驗Ⅱ	5	4	8	3	0
實驗Ⅲ	5	2	x	y	z

溶液從混合時的無色變?yōu)樗{色的時間：實驗Ⅱ是30 min、實驗Ⅲ是40 min。

①實驗Ⅲ中，x、y、z所對應的數值分別是______。

②對比實驗Ⅱ、實驗Ⅲ，可得出的實驗結論是______。

(4)為探究其他因素對該“碘鐘實驗”的影響，進行實驗Ⅳ。

（溶液濃度均為0.01 mol/L）

試劑 序號 用量（mL）	H2O2 溶液	H2SO4 溶液	Na2S2O3 溶液	KI溶液(含淀粉)	H2O
實驗Ⅳ	4	4	9	3	0

實驗過程中，溶液始終無明顯顏色變化。

試結合該“碘鐘實驗”總反應方程式及反應A與反應B速率的相對快慢關系，解釋實驗Ⅳ未產生顏色變化的原因：_____________________。

Answer 1

【答案】I2+2S2O32-=2I-+S4O62- 催化劑 淀粉、碘化鉀 8、3、2 其它條件不變，增大氫離子濃度可以加快反應速率 由于n(H2O2)∶n(Na2S2O3)<，v(A)< v(B)，所以未出現(xiàn)溶液變藍的現(xiàn)象。

【解析】

(1)用總反應方程式減去反應A方程式，整理可得反應B的方程式；物質在反應前后質量不變，化學性質不變，這樣的物質為催化劑；

(2)H2O2具有氧化性，會將KI氧化為I2，I2遇淀粉溶液變?yōu)樗{色，I2具有氧化性，會將S2O32-氧化為S4O62-，I2被還原為I-；

(3)①采用控制變量方法研究，由于H2O2的量相同，H2SO4的體積不同，因此Na2S2O3、KI溶液必須與前一個實驗相同，且溶液總體積與前一個實驗相同；

②變色時間越長，反應速率越慢；

(4)對比實驗Ⅳ、實驗II，可知溶液總體積相同，該變量是H2O2、Na2S2O3，H2O2減少，Na2S2O3增大，根據二者的物質的量的比分析判斷。

(1)碘鐘總反應方程式為：H2O2 +2S2O32-+2H+=S4O62-+2H2O，該反應分兩步進行，反應A：H2O2+2I-+2H＋=I2+2H2O，則反應B方程式為總反應方程式減去反應A可得I2+2S2O32-=2I-+S4O62-；通過上述反應A、反應B反應可知：I-在反應前后質量不變、化學性質不變，因此在該反應中的作用是催化劑；

(2) H2O2具有氧化性，會將KI氧化為I2，I2遇淀粉溶液變?yōu)樗{色，I2具有氧化性，會將S2O32-氧化為S4O62-，I2被還原為I-。所以試劑X是KI淀粉溶液；

(3)①為便于研究，在反應中要采用控制變量方法進行研究，即只改變一個反應條件，其它條件都相同，根據表格數據可知：實驗Ⅲ跟實驗II比硫酸的體積減少，所以其它條件都相同，而且混合后總體積也要相同，故實驗Ⅲ中，x=8，y=3，z=2；

②對比實驗Ⅱ、實驗Ⅲ，可得出的實驗結論是：在其它條件不變時，溶液的酸性越強，溶液中氫離子濃度越大，反應速率越快；

(4)對比實驗II、實驗Ⅳ，可知其它量沒有變化，溶液總體積相同，H2O2減少，Na2S2O3增大，n(H2O2)∶n(Na2S2O3)<，結果未出現(xiàn)溶液變?yōu)樗{色現(xiàn)象，說明v(A)< v(B)，導致不能出現(xiàn)溶液變?yōu)樗{色現(xiàn)象。