Question

4．碘在科研与生活中有重要应用．某兴趣小组用0.50mol•L^-1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol•L^-1K₂S₂O₈、0.10mol•L^-1Na₂S₂O₃等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响．已知：
S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂（慢）　　　　　　I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-（快）
（1）向KI、Na₂S₂O₃与淀粉的混合溶液中加入一定量的K₂S₂O₈溶液，当溶液中的S₂O₃^2-或Na₂S₂O₃耗尽后，溶液颜色将由无色变成为蓝色．其中该反应速率快慢的是由第一个（填“第一个”或“第二个”）反应决定的．为确保能观察到蓝色，S₂O₃^2-与S₂O₈^2-初始的物质的量需满足的关系为：n（S₂O₃^2-）：n（S₂O₈^2-）＜2：1．
（2）为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：

实验序号	体积/mL溶液
	K2S2O8溶液	H2O	KI溶液	Na2S2O3溶液	淀粉溶液
①	10.0	0.0	4.0	4.0	2.0
②	9.0	V1	V3	4.0	2.0
③	8.0	V2	V4	V5	2.0

表中V₃、V₄和V₅取实验设计的体积数值，目的是探究K₂S₂O₈浓度对反应速率的影响，KI溶液、Na₂S₂O₃溶液用量相等，表中的V₂=2.0，理由是保证溶液总体积不变，即其他条件不变，只改变反应物K₂S₂O₈浓度，从而才达到对照实验目的．
（3）已知某条件下，浓度c（S₂O₈^2-）～反应时间t的变化曲线如图13，若保持其他条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出降低反应温度（曲线a）和加入催化剂（曲线b）时c（S₂O₈^2-）～t的变化曲线示意图．

Answer 1

分析 （1）慢反应中有I₂生成，使溶液变蓝色，而快反应中消耗I₂，慢反应决定反应速率，慢反应中生成I₂大于快反应中消耗的I₂，可以观察到溶液变蓝色；
（2）实验目的是探究反应物浓度对化学反应速率的影响，由表中数据可知，KI溶液、Na₂S₂O₃溶液用量相等，应是探究K₂S₂O₈浓度对反应速率的影响，保持溶液总体积相等；
（3）保持其它条件不变，降低温度，反应速率降低，到达液颜色将由无色变成为蓝色的时间变长，而使用催化剂，能加快化学反应速率，所以到达液颜色将由无色变成为蓝色的时间变短．

解答 解：（1）慢反应中有I₂生成，使溶液变蓝色，而快反应中消耗I₂，慢反应决定反应速率，当溶液中的 S₂O₃^2-或Na₂S₂O₃耗尽后，碘才能与淀粉作用显示蓝色；
根据I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^- （快）可知，1mol碘需2molS₂O₃^2-，根据方程式S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂可知，生成1mol碘需为1molS₂O₈^2-，为确保能观察到蓝色，碘需有剩余，即n（S₂O₃^2-）：n（S₂O₈^2-）＜2：1，
故答案为：S₂O₃^2-或Na₂S₂O₃；第一个；＜2：1；
（2）实验目的是探究反应物浓度对化学反应速率的影响，由表中数据可知，KI溶液、Na₂S₂O₃溶液用量相等，应是探究K₂S₂O₈浓度对反应速率的影响，保持溶液总体积相等，即其他条件不变，只改变反应物K₂S₂O₈浓度，从而才达到对照实验目的，故V_x=10.0mL-8.0mL=2.0mL，
故答案为：探究K₂S₂O₈浓度对反应速率的影响，KI溶液、Na₂S₂O₃溶液用量相等；2.0；保证溶液总体积不变，即其他条件不变，只改变反应物K₂S₂O₈浓度，从而才达到对照实验目的；
（3）保持其它条件不变，降低温度，反应速率降低，到达液颜色将由无色变成为蓝色的时间变长，而使用催化剂，能加快化学反应速率，所以到达液颜色将由无色变成为蓝色的时间变短，降低反应温度和加入催化剂时c（S₂O₈^2-）～反应时间t的变化曲线示意图为：，
故答案为：．

点评 本题考查反应速率影响因素的探究实验、化学计算等，（2）中注意利用控制变量法分析解答，难度中等．