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(shí)間后溶液變?yōu)樗{(lán)色。該實(shí)驗(yàn)是一種“碘鐘實(shí)驗(yàn)”。某小組同學(xué)在室溫下對該“碘鐘實(shí)驗(yàn)”的原理進(jìn)行探究。

（資料）該“碘鐘實(shí)驗(yàn)”的總反應(yīng)：H2O2+2S2O32-+2H+=S4O62-+2H2O

反應(yīng)分兩步進(jìn)行：

反應(yīng)A：H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O

反應(yīng)B：……

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

(2)為證明反應(yīng)A、B的存在，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅰ。

A．向酸化的H2O2溶液中加入試劑X的水溶液，溶液變?yōu)樗{(lán)色

B．再向得到的藍(lán)色溶液中加入Na2S2O3溶液，溶液的藍(lán)色褪去。

試劑X是_____。

(3)為探究溶液變藍(lán)快慢的影響因素，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅱ、實(shí)驗(yàn)Ⅲ。（溶液濃度均為0.01 mol/L）

用量(mL) 試劑序號(hào)	H2O2溶液	H2SO4溶液	Na2S2O3溶液	KI溶液(含淀粉)	H2O
實(shí)驗(yàn)Ⅱ	5	4	8	3	0
實(shí)驗(yàn)Ⅲ	5	2	x	y	z

溶液從混合時(shí)的無色變?yōu)樗{(lán)色的時(shí)間：實(shí)驗(yàn)Ⅱ是30 min、實(shí)驗(yàn)Ⅲ是40 min。

①實(shí)驗(yàn)Ⅲ中，x、y、z所對應(yīng)的數(shù)值分別是_____、_____、_____。

②對比實(shí)驗(yàn)Ⅱ、實(shí)驗(yàn)Ⅲ，可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_____。

(4)為探究其他因素對該“碘鐘實(shí)驗(yàn)”的影響，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)Ⅳ。（溶液濃度均為0.01 mol/L）

用量(mL) 試劑序號(hào)	H2O2溶液	H2SO4溶液	Na2S2O3溶液	KI溶液(含淀粉)	H2O
實(shí)驗(yàn)Ⅳ	4	4	9	3	0

實(shí)驗(yàn)過程中，溶液始終無明顯顏色變化。

試結(jié)合該“碘鐘實(shí)驗(yàn)”總反應(yīng)方程式及反應(yīng)A與反應(yīng)B速率的相對快慢關(guān)系，解釋實(shí)驗(yàn)Ⅳ未產(chǎn)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(yīng)速率 n(H2O2)：n(Na2S2O3)＜1：2，v(A)＜v(B)，所以未出現(xiàn)溶液變藍(lán)的現(xiàn)象

【解析】

(1)該“碘鐘實(shí)驗(yàn)”的總反應(yīng)：①H2O2+2S2O32-+2H+＝S4O62-+2H2O，反應(yīng)分兩步進(jìn)行：

反應(yīng)A：②H2O2+2I-+2H+＝I2+2H2O

反應(yīng)B：①-②得到，I-的作用是反應(yīng)過程中的催化劑；

(2)A．向酸化的H2O2溶液中加入試劑X的水溶液，溶液變?yōu)樗{(lán)色說明驗(yàn)證的是碘單質(zhì)，需要淀粉KI溶液，過氧化氫酸溶液中氧化碘離子生成碘單質(zhì)；

B．再向得到的藍(lán)色溶液中加入Na2S2O3溶液，溶液的藍(lán)色褪去，證明碘單質(zhì)氧化Na2S2O3溶液，發(fā)生反應(yīng)I2+2S2O32-=2I-+S4O62-；

(3)①采用控制變量方法研究，由于過氧化氫的量相同，硫酸溶液體積不同，Na2S2O3溶液、KI溶液必須與前一個(gè)實(shí)驗(yàn)相同，切溶液總統(tǒng)計(jì)與前一個(gè)實(shí)驗(yàn)相同；

②變色時(shí)間越長反應(yīng)速率越慢；

(4)對比實(shí)驗(yàn)Ⅱ、實(shí)驗(yàn)Ⅳ，可知溶液總體積相同，該變量是過氧化氫、Na2S2O3溶液，過氧化氫減少，Na2S2O3增大，結(jié)合二者物質(zhì)的量之比分析判斷。

(1)該“碘鐘實(shí)驗(yàn)”的總反應(yīng)：①H2O2+2S2O32-+2H+＝S4O62-+2H2O，

反應(yīng)分兩步進(jìn)行：反應(yīng)A：②H2O2+2I-+2H+＝I2+2H2O

用總反應(yīng)方程式減去反應(yīng)A方程式，可得反應(yīng)B方程式：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，可見，對于總反應(yīng)，I-的作用相當(dāng)于催化劑；

(2)過氧化氫具有氧化性會(huì)將KI氧化為碘單質(zhì)，碘單質(zhì)遇到淀粉變藍(lán)色，碘單質(zhì)具有氧化性，可以氧化Na2S2O3溶液，發(fā)生反應(yīng)I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，碘單質(zhì)被還原為I-，則試劑X為KI、淀粉溶液；

(3)①為了方便研究在反應(yīng)中要采取控制變量方法進(jìn)行研究，即只改變一個(gè)反應(yīng)條件，其它條件相同，依據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)Ⅲ跟實(shí)驗(yàn)Ⅱ比硫酸體積減少，所以其它條件都要相同，而且混合后總體積也要相同，故實(shí)驗(yàn)Ⅲ中，x、y、z所對應(yīng)的數(shù)值分別是：8、3、2；

②對比實(shí)驗(yàn)Ⅱ、實(shí)驗(yàn)Ⅲ，可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：在其它條件不變時(shí)，溶液酸性越強(qiáng)，氫離子濃度越大，增大氫離子濃度可以加快反應(yīng)速率；

(4)對比實(shí)驗(yàn)Ⅱ、實(shí)驗(yàn)Ⅳ，可知溶液總體積相同，該變量是過氧化氫、Na2S2O3溶液，過氧化氫減少，Na2S2O3增大，由于n(H2O2)：n(Na2S2O3)＜1：2，v(A)＜v(B)，所以未出現(xiàn)溶液變藍(lán)的現(xiàn)象。