Question

NaHSO₄可被過量KIO₃氧化，當(dāng)NaHSO₃．完全消耗時即有I₂析出．某課題組用淀粉作指示劑，通過測定溶液變藍(lán)所用時間來探究影響化學(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)行對比實驗，記錄結(jié)果如下：

實驗編號	0.02mol/LNaHSO3溶液/mL	0.02mol/LKIO3溶液/mL	H2O/mL	反應(yīng)溫度/℃	溶液變藍(lán)的時間t/s
①	10	15	a	10	t1
②	10	30	0	10	t2
③	10	b	0	20	t3

表中a=

 

，b=

 

．
（3）改變反應(yīng)溫度，重復(fù)實驗③，得到溫度（T）與溶液變藍(lán)所需時間（t）的關(guān)系如圖所示（“×××”表示超過50℃后溶液不會再變藍(lán)）．
①在30℃下，若溶液變藍(lán)時，I₂的物質(zhì)的量為nmol，則從反應(yīng)開始至溶液變藍(lán)，IO₃^-的平均反應(yīng)速率

 

 mol?L^-1?s^-1（寫出表達(dá)式即可，不要化簡）．
②根據(jù)圖象，請你分析溫度低于50℃時，溶液變藍(lán)所需時間與反應(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），用速率檢測儀檢測出起始階段反應(yīng)速率逐漸增大，一段時間后反應(yīng)速率又逐漸減�。�課題組對起始階段反應(yīng)速率逐漸增大的原因提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：
假設(shè)一：反應(yīng)生成的SO₄^2-對反應(yīng)起催化作用，SO₄^2-濃度越大反應(yīng)速率越快；
假設(shè)二：

 

；
假設(shè)三：

 

；
…
（5）請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容（反應(yīng)速率可用測速儀測定）．

實驗方案（不要求寫出具體操作過程）	預(yù)期實驗現(xiàn)象和結(jié)論

Answer 1

考點：探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）碘酸根離子具有強(qiáng)氧化性，能將亞硫酸氫根離子氧化；
（2）根據(jù)實驗②知道溶液的體積是40mL，保證混合液的體積相等，據(jù)此確定溶液體積的大�。�
（3）①根據(jù)v=

△c

△t

來計算化學(xué)反應(yīng)速率；
②根據(jù)圖象知道：溫度30℃為分界點，低于該溫度，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時間越短；溫度高于30℃時，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時間越長，據(jù)此回答；
（4）根據(jù)影響反應(yīng)速率的外界因素有濃度、溫度、催化劑等，以此加以假設(shè)；
（5）通過對比實驗進(jìn)行驗證．

解答： 解：（1）碘酸根離子具有強(qiáng)氧化性，能將亞硫酸氫根離子氧化為硫酸根離子，本身被還原為碘單質(zhì)，反應(yīng)為：2IO₃^-+5HSO₃^-=5SO₄^2-+I₂+3H⁺+H₂O，
故答案為：2IO₃^-+5HSO₃^-=5SO₄^2-+I₂+3H⁺+H₂O；
（2）根據(jù)實驗②知道溶液的體積是40mL，所以a=15，b=30，故答案為：15；30；
（3）①在30℃下，若溶液變藍(lán)時，I₂的物質(zhì)的量為nmol，消耗碘酸根離子的物質(zhì)的量是2nmol，IO₃^-的平均反應(yīng)速率v=

△c

△t

=

2nmol 40×10-3L

65s

=

2n

40×10-3×65

mol/（L?s），
故答案為：

2n

40×10-3×65

；
②根據(jù)圖象知道：溫度30℃為分界點，低于該溫度，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時間越短；溫度高于30℃時，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時間越長，故答案為：溫度低于30℃時，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時間越短；溫度高于30℃時，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時間越長；
（4）根據(jù)影響反應(yīng)速率的外界因素有濃度、溫度、催化劑等加以假設(shè)，而在本實驗中可能的原因為反應(yīng)生成的I^-對反應(yīng)起催化作用，I^-濃度越大反應(yīng)速率越快或者反應(yīng)生成的H⁺對反應(yīng)起催化作用，H⁺濃度越大反應(yīng)速率越快或者是反應(yīng)放熱，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高，反應(yīng)速率加快，
故答案為：反應(yīng)生成的I₂對反應(yīng)起催化作用，I₂濃度越大反應(yīng)速率越快；反應(yīng)生成的H⁺對反應(yīng)起催化作用，H⁺濃度越大反應(yīng)速率越快；
（5）通過對比實驗進(jìn)行驗證，具體步驟為在燒杯甲中將一定量的NaHSO₃溶液與KIO₃溶液混合，用速率檢測儀測定其起始時的反應(yīng)速率v（甲）；在燒杯乙中預(yù)先加入少量Na₂SO₄粉末，其他條件與甲完全相同，進(jìn)行同一反應(yīng)，用速率檢測儀測定其起始階段相同時間內(nèi)的反應(yīng)速率v（乙），若v（甲）=v（乙），則假設(shè)一不成立，若v（甲）＜v（乙），則假設(shè)一成立，
故答案為：

實驗方案（不要求寫出具體操作過程）	預(yù)期實驗現(xiàn)象和結(jié)論
在燒杯甲中將NaHSO3溶液與過量KIO3溶液混合，用測速儀測定其起始時的反應(yīng)速率v（甲）；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Na2SO4或K2SO4粉末，其他反應(yīng)條件均完全相同），測定其起始階段的相同時間內(nèi)的反應(yīng)速率v（乙）	若v（甲）=v（乙），則假設(shè)一不成立；若v（甲）＜v（乙），則假設(shè)一成立

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點評：本題主要考查濃度、催化劑對反應(yīng)速率的影響，對學(xué)生的分析能力和邏輯推理能力有一定的要求，中等難度．