Question

3．磷、硫元素的单质和化合物应用广泛．
（1）磷元素的原子结构示意图是．
（2）磷酸钙与焦炭、石英砂混合，在电炉中加热到1 500℃生成白磷，反应为：
2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂═6CaSiO₃+P₄O₁₀
10C+P₄O₁₀═P₄+10CO
每生成1mol P₄时，就有20 mol电子发生转移．
（3）硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）是常用的还原剂．在维生素C（化学式C₆H₈O₆）的水溶液中加入过量I₂溶液，使维生素C完全氧化，剩余的I₂用Na₂S₂O₃溶液滴定，可测定溶液中维生素C的含量．发生的反应为：
C₆H₈O₆+I₂═C₆H₆O₆+2H⁺+2I^-
2SO₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-
在一定体积的某维生素C溶液中加入a mol/L I₂溶液V₁ mL，充分反应后，用Na₂S₂O₃溶液滴定剩余的I₂，消耗b mol/L Na₂S₂O₃溶液V₂ mL．该溶液中维生素C的物质的量是$\frac{a{V}_{1}-0.5b{V}_{2}}{1000}$ mol．
（4）在酸性溶液中，碘酸钾（KIO₃）和亚硫酸钠可发生如下反应：
2IO₃^-+5SO₃^2-+2H⁺═I₂+5SO₄^2-+H₂O
生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率．
某同学设计实验如下表所示：

	0.01mol/LKIO3酸性溶液 （含淀粉）的体积/mL	0.01mol/L Na2SO3溶液 的体积/mL	H2O 的体积 /mL	实验温 度/℃	溶液出现 蓝色时所 需时间/s
实验1	5	V1	35	25
实验2	5	5	40	25
实验3	5	5	V2	0

该实验的目的是探究温度、亚硫酸钠溶液浓度与该反应速率的关系；
表中V₂=40 mL．

Answer 1

分析 （1）P的原子序数为15，原子结构中有3个电子层，最外层电子数为5；
（2）P元素的化合价由+5价降低为0，以此计算转移电子；
（3）由2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，维生素C消耗的碘为aV₁×10^-3mol-bV₂×10^-3mol×$\frac{1}{2}$，结合C₆H₈O₆+I₂═C₆H₆O₆+2H⁺+2I^-计算维生素C的物质的量；
（4）通过分析表中的数据可知，该实验研究的是温度、浓度对反应速率的影响；由于实验1和实验2的温度相同，故实验2与实验3的溶液的浓度一定相同．

解答 解：（1）P的原子序数为15，原子结构中有3个电子层，最外层电子数为5，原子结构示意图为，故答案为：；
（2）P元素的化合价由+5价降低为0，每生成1mol P₄时，转移电子为1mol×4×（5-0）=20mol，故答案为：20；
（3）由2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，维生素C消耗的碘为aV₁×10^-3mol-bV₂×10^-3mol×$\frac{1}{2}$，
由C₆H₈O₆+I₂═C₆H₆O₆+2H⁺+2I^-可知维生素C与碘的物质的量相同，则维生素C的物质的量为$\frac{a{V}_{1}-0.5b{V}_{2}}{1000}$mol，
故答案为：$\frac{a{V}_{1}-0.5b{V}_{2}}{1000}$；
（4）实验1和实验2探究该反应速率与亚硫酸钠溶液浓度的关系，实验2和实验3探究该反应速率与温度的关系；由实验2可以看出混合液的总体积为50mL，V₁为10mL，V₂为40mL，实验1和实验2可知实验目的是探究该反应速率与亚硫酸钠溶液浓度的关系；实验2和实验3可知实验目的是探究该反应速率与温度的关系，
故答案为：探究温度、亚硫酸钠溶液浓度与该反应速率的关系；40．

点评 本题考查氧化还原反应及计算、探究影响化学反应速率的因素，为高频考点，把握反应中元素的化合价变化及反应中物质的量关系、对比实验中条件的统一，培养学生分析问题、解决问题能力，题目难度不大．