Question

9．某学生探究如下实验（A）：

实验A	条件	现象
	加热	ⅰ．加热后蓝色褪去 ⅱ．冷却过程中，溶液恢复蓝色 ⅲ．一段时间后，蓝色重又褪去

（1）使淀粉变蓝的物质是I₂．
（2）分析现象ⅰ、ⅱ认为：在酸性条件下，加热促进淀粉水解，冷却后平衡逆向移动．设计实验如图1，“现象a”证实该分析不合理：“现象a”是溶液不变蓝．
（3）再次分析：加热后单质碘发生了变化，实验如下：
Ⅰ：取少量碘水，加热至褪色，用淀粉溶液检验挥发出的物质，变蓝．
Ⅱ：向褪色后的溶液中滴加淀粉溶液，冷却过程中一直未变蓝；加入稀H₂SO₄，瞬间变蓝．
对步骤Ⅱ中稀H₂SO₄的作用，结合离子方程式，提出一种合理的解释解释1：6H⁺+5I^-+IO₃^-═3I₂+3H₂O，解释2：4H⁺+4I^-+O₂═2I₂+2H₂O，解释3：2H⁺+2I^-+IO^-═I₂+H₂O．
（4）探究碘水褪色后溶液的成分：
实验1：测得溶液的pH≈5
实验2：取褪色后的溶液，完成如图2实验：
①产生黄色沉淀的离子方程式是2H⁺+2I^-+Ag₂O═2AgI↓+H₂O．
②Ag₂O的作用是证明上层溶液中存在I^-，沉淀I^-，排除向滤液中加入稀H₂SO₄后，因I^-被氧化生成I₂的可能．
③依据上述实验，推测滤液中含有的物质（或离子）可能是HIO（或IO^-）、HIO₃（或IO₃^-）、H⁺．
（5）结合化学反应速率解释实验A中现象ⅰ、现象ⅲ蓝色褪去的原因现象ⅰ：部分I₂挥发，部分I₂与H₂O发生反应；现象ⅲ：淀粉完全水解．加热时，I₂与H₂O的反应速率大于淀粉水解的速率．

Answer 1

分析 （1）淀粉遇碘变蓝色，人们根据淀粉的这一特性来鉴定淀粉的存在；
（2）在酸性条件下，加热促进淀粉水解，淀粉水解生成葡萄糖，溶液中不存在淀粉，加入碘水后，溶液中不会变成蓝色；
（3）加入稀硫酸瞬间变蓝，这说明有碘单质生成，或碘单质的浓度增大，可能为碘离子、碘酸根离子在酸性条件下反应生成碘，也可能是在酸性条件下碘离子被氧气氧化，也可能为碘溶于水发生类似氯气和水的反应；
（4）①碘离子和氧化银反应生成碘化银黄色沉淀；
②氧化银的作用是同时除去碘离子和氢离子；
③滤液中加入硫酸和亚硫酸钠，然后加入淀粉，溶液变蓝色，说明有碘生成，推测滤液中含有的物质（或离子）可能是含碘元素的离子，具有氧化性，含碘元素的离子在酸性条件下易被还原；
（5）淀粉水解速率较慢，现象ⅰ：部分I₂挥发，部分I₂与H₂O发生反应；现象ⅲ：淀粉完全水解．加热时，I₂与H₂O的反应速率大于淀粉水解的速率．

解答 解：（1）淀粉遇碘变蓝色是淀粉的特性，人们根据淀粉的这一特性来鉴定淀粉的存在，淀粉是由D-葡萄糖单体组成的同聚物，包括直链淀粉和支链淀粉两种类型，为植物中糖类的主要贮存形式；淀粉遇碘变蓝色，这并非是淀粉与碘发生了化学反应，而是淀粉螺旋中央空穴恰能容下碘分子，通过范德华力，两者形成一种络合物，这种络合物能比较均匀地吸收除蓝光以外的其它可见光，从而使淀粉变为深蓝色，
故答案为：I₂；
（2）在酸性条件下，加热促进淀粉水解，淀粉水解生成葡萄糖，“现象a”是加入碘水后，溶液中无明显现象，不会变成蓝色，说明溶液中不存在淀粉，“现象a”证实冷却后平衡逆向移动该分析不合理，
故答案为：溶液不变蓝；
（3）加入稀硫酸瞬间变蓝，这说明有碘单质生成，或碘单质的浓度增大，可能为碘离子、碘酸根离子在酸性条件下反应生成碘，解释1：6H⁺+5I^-+IO₃^-═3I₂+3H₂O，也可能是在酸性条件下碘离子被氧气氧化，解释2：4H⁺+4I^-+O₂═2I₂+2H₂O，也可能是由于碘溶于水发生类似氯气和水的反应，即溶液中存在平衡：2H⁺+2I^-+IO^-?I₂+H₂O，加入硫酸，氢离子浓度增大，平衡向正反应方向移动，生成的碘单质与淀粉作用变成蓝色，
故答案为：解释1：6H⁺+5I^-+IO₃^-═3I₂+3H₂O，解释2：4H⁺+4I^-+O₂═2I₂+2H₂O，解释3：2H⁺+2I^-+IO^-?I₂+H₂O粉遇碘变蓝色是淀粉的特性；
（4）①测得溶液的pH≈5，溶液显酸性，碘离子和氧化银反应，产生的黄色沉淀为碘化银，反应为：2H⁺+2I^-+Ag₂O═2AgI↓+H₂O，
故答案为：2H⁺+2 I^-+Ag₂O═2AgI+H₂O；
②根据2H⁺+2I^-+Ag₂O═2AgI+H₂O可知，氧化银的作用是同时除去碘离子和氢离子，证明上层溶液中存在I^-；沉淀I^-，排除向滤液中加入稀H₂SO₄后，因I^-被氧化生成I₂的可能，
故答案为：证明上层溶液中存在I^-；沉淀I^-，排除向滤液中加入稀H₂SO₄后，因I^-被氧化生成I₂的可能；
③滤液中加入硫酸和亚硫酸钠，然后加入淀粉，溶液变蓝色，说明有碘生成，而亚硫酸钠具有还原性，则推测滤液中含有的物质具有氧化性，其还原产物是碘，可能是次碘酸或碘酸，所以推测滤液中含有的物质（或离子）可能是HIO（或IO^-）、HIO₃（或IO₃^-）、H⁺，
故答案为：HIO（或IO^-）、HIO₃（或IO₃^-）、H⁺；
（5）由于淀粉水解速率较慢，而碘在水中受热挥发反应较快，因而实验A中的ⅰ加热后碘挥发，部分I₂与H₂O发生反应，蓝色褪色，而实验ⅲ中经过较长时间，淀粉水解完全，因此蓝色最终褪色，
故答案为：现象ⅰ：部分I₂挥发，部分I₂与H₂O发生反应；现象ⅲ：淀粉完全水解．加热时，I₂与H₂O的反应速率大于淀粉水解的速率．

点评 本题考查了探究碘水的性质，注意淀粉遇碘变蓝色是淀粉的特性，掌握碘单质以及化合物的化学性质，明确性质实验方案设计的原理，明确题中资料信息是解题根据，试题培养了学生的分析、理解能力，题目难度中等．