Question

已知：将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合，无反应发生。

①向其中滴加双氧水，发生反应：H₂O₂+2H⁺+2Iˉ =2H₂O+I₂；

②生成的I₂立即与试剂X反应，当试剂X消耗完后，生成的 I₂ 才会遇淀粉变蓝因此，根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间，即可推算：H₂O₂+2H⁺+2Iˉ = 2H₂O+I₂的反应速率。

下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录（各实验均在室温条件下进行）：

编号	往烧杯中加入的试剂及其用量（mL）	催化剂	开始变蓝时间（min）
0．1 mol·Lˉ1 KI溶液	H2O	0．01 mol·Lˉ1 X 溶液	0．1mol·Lˉ1 双氧水	1 mol·L1 稀盐酸
1	20．0	10．0	10．0	20．0	20．0	无	1．4
2	20．0	m	10．0	10．0	n	无	2．8
3	10．0	20．0	10．0	20．0	20．0	无	2．8
4	20．0	10．0	10．0	20．0	20．0	5滴Fe2(SO4)3	0．6

 

（1）已知：实验1、2的目的是探究H₂O₂浓度对H₂O₂+2H⁺+2Iˉ = 2H₂O+I₂反应速率的影响。实验2中m=             ，n=               。

（2）已知，I₂与X完全反应时，两者物质的量之比为1∶2。按表格中的X和KI的加入量，加入V（H₂O₂）>________，才确保看到蓝色。

（3）实验1，浓度c(X)～ t的变化曲线如图，若保持其它条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出实验3、实验4，c(X) ～ t的变化曲线图（进行相应的标注）。

 

（4）实验4表明：硫酸铁能提高反应速率。催化剂能加快反应速率是因为催化剂       (填“提高”或“降低”)了反应活化能。

（5）环境友好型铝—碘电池已研制成功，已知电池总反应为：2Al(s)+3I₂(s)2AlI₃(s)。含Iˉ传导有机晶体合成物作为电解质，该电池负极的电极反应为：________________________，充电时Al连接电源的___________极。

（6）已知：N₂H₄(l) +2H₂O₂(l)= N₂(g)+4H₂O(g)  △H1= －640kJ/mol  

H₂O（l）=H₂O（g）   △H2＝+44.0kJ/mol

则0.25mol 液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是            。

 

Answer 1

【答案】

（17分）

（1）20．0（2分）  20．0 （2分）   

（2）0．5mL （2分） 

（3）画图3分（标注1分）

（4）降低（2分）

（5）Al—3e^－+3I^－= AlI₃ （2分）   负极（2分）

（6）204 kJ   （2分）

【解析】

试题分析：（1）实验1、2的目的是探究过氧化氢浓度对反应速率的影响，则KI溶液的浓度和体积、X的浓度和体积、稀盐酸的浓度和体积必须相同，所以n=20.0；由于溶液的总体积相等，则m=20.0，使实验1中双氧水的浓度大于实验2，符合控制变量设计实验方案的要求；（2）由于n=c•V，根据表中数据可以求X的物质的量为 0.0001mol，由于I₂与X完全反应时，两者物质的量之比为1∶2，则消耗I₂的物质的量为0.00005mol，由于H₂O₂+2H⁺+2Iˉ = 2H₂O+I₂中过氧化氢与碘单质的系数之比等于物质的量之比，则需要过氧化氢的物质的量为0.00005mol，只有过氧化氢的物质的量大于0.00005mol时，碘单质才会过量，才能确保蓝色，由于V=n/c，则V（H₂O₂）>0.00005mol÷0．1mol·Lˉ¹=0.0005L=0. 5mL；（3）实验1→3，就是减小KI溶液浓度，减小反应物浓度，反应速率减小，该反应能进行到底，则X溶液浓度减小到0的时间比实验1多一些；实验1→4，就是使用了5滴硫酸铁作催化剂，催化剂能加快反应速率，该反应能进行到底，则X溶液浓度减小到0的时间明显比实验1少一些；（4）催化剂能加快反应速率，主要原因是催化剂能降低反应的活化能；（5）负极发生氧化反应，所含元素化合价升高，反应物失去电子，根据电子、电荷、原子守恒原理可得：Al—3e^－+3I^－= AlI₃；充电时总反应为2AlI₃(s)2Al(s)+3I₂(s)，铝元素的化合价由+3价降为0价，发生还原反应，由于电解池中阴极发生还原反应，阴极与直流电源的负极相连，则Al连接电源的负极；（6）先将已知热化学方程式编号为①②，根据盖斯定律和题意，由①—②×4可得：N₂H₄(l) +2H₂O₂(l)= N₂(g)+4H₂O(l)  △H= －816kJ/mol，则1mol液态肼液态双氧水反应生成液态水时放出772kJ热量，因此0.25mol液态肼液态双氧水反应生成液态水时放出的热量为0.25×816kJ=204kJ。

考点：考查化学反应原理，涉及设计实验方案探究浓度对反应速率的影响、物质的量在化学方程式或离子方程式中的应用、物质的量浓度、溶液的体积、物质的量、浓度和催化剂影响反应速率的图像、催化剂影响反应速率的原因、新型充电电池、负极反应式、电解原理、盖斯定律、反应热的有关计算等。