Question

NaHSO₄可被过量KIO₃氧化，当NaHSO₃．完全消耗时即有I₂析出．某课题组用淀粉作指示剂，通过测定溶液变蓝所用时间来探究影响化学反应速率的因素．
（1）写出NaHSO₃溶液与过量KIO₃溶液反应生成I₂的离子方程式：

 

．
（2）调节反应物浓度和温度进行对比实验，记录结果如下：

实验编号	0.02mol/LNaHSO3溶液/mL	0.02mol/LKIO3溶液/mL	H2O/mL	反应温度/℃	溶液变蓝的时间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）改变反应温度，重复实验③，得到温度（T）与溶液变蓝所需时间（t）的关系如图所示（“×××”表示超过50℃后溶液不会再变蓝）．
①在30℃下，若溶液变蓝时，I₂的物质的量为nmol，则从反应开始至溶液变蓝，IO₃^-的平均反应速率

 

 mol?L^-1?s^-1（写出表达式即可，不要化简）．
②根据图象，请你分析温度低于50℃时，溶液变蓝所需时间与反应温度的关系：

 

（4）将NaHSO₃溶液与KIO₃溶液混合（预先加入可溶性淀粉为指示剂），用速率检测仪检测出起始阶段反应速率逐渐增大，一段时间后反应速率又逐渐减小．课题组对起始阶段反应速率逐渐增大的原因提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：反应生成的SO₄^2-对反应起催化作用，SO₄^2-浓度越大反应速率越快；
假设二：

 

；
假设三：

 

；
…
（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容（反应速率可用测速仪测定）．

实验方案（不要求写出具体操作过程）	预期实验现象和结论

Answer 1

考点：探究影响化学反应速率的因素

专题：实验设计题

分析：（1）碘酸根离子具有强氧化性，能将亚硫酸氢根离子氧化；
（2）根据实验②知道溶液的体积是40mL，保证混合液的体积相等，据此确定溶液体积的大小；
（3）①根据v=

△c

△t

来计算化学反应速率；
②根据图象知道：温度30℃为分界点，低于该温度，温度越高，溶液变蓝所需时间越短；温度高于30℃时，温度越高，溶液变蓝所需时间越长，据此回答；
（4）根据影响反应速率的外界因素有浓度、温度、催化剂等，以此加以假设；
（5）通过对比实验进行验证．

解答： 解：（1）碘酸根离子具有强氧化性，能将亚硫酸氢根离子氧化为硫酸根离子，本身被还原为碘单质，反应为：2IO₃^-+5HSO₃^-=5SO₄^2-+I₂+3H⁺+H₂O，
故答案为：2IO₃^-+5HSO₃^-=5SO₄^2-+I₂+3H⁺+H₂O；
（2）根据实验②知道溶液的体积是40mL，所以a=15，b=30，故答案为：15；30；
（3）①在30℃下，若溶液变蓝时，I₂的物质的量为nmol，消耗碘酸根离子的物质的量是2nmol，IO₃^-的平均反应速率v=

△c

△t

=

2nmol 40×10-3L

65s

=

2n

40×10-3×65

mol/（L?s），
故答案为：

2n

40×10-3×65

；
②根据图象知道：温度30℃为分界点，低于该温度，温度越高，溶液变蓝所需时间越短；温度高于30℃时，温度越高，溶液变蓝所需时间越长，故答案为：温度低于30℃时，温度越高，溶液变蓝所需时间越短；温度高于30℃时，温度越高，溶液变蓝所需时间越长；
（4）根据影响反应速率的外界因素有浓度、温度、催化剂等加以假设，而在本实验中可能的原因为反应生成的I^-对反应起催化作用，I^-浓度越大反应速率越快或者反应生成的H⁺对反应起催化作用，H⁺浓度越大反应速率越快或者是反应放热，随着反应的进行，温度升高，反应速率加快，
故答案为：反应生成的I₂对反应起催化作用，I₂浓度越大反应速率越快；反应生成的H⁺对反应起催化作用，H⁺浓度越大反应速率越快；
（5）通过对比实验进行验证，具体步骤为在烧杯甲中将一定量的NaHSO₃溶液与KIO₃溶液混合，用速率检测仪测定其起始时的反应速率v（甲）；在烧杯乙中预先加入少量Na₂SO₄粉末，其他条件与甲完全相同，进行同一反应，用速率检测仪测定其起始阶段相同时间内的反应速率v（乙），若v（甲）=v（乙），则假设一不成立，若v（甲）＜v（乙），则假设一成立，
故答案为：

实验方案（不要求写出具体操作过程）	预期实验现象和结论
在烧杯甲中将NaHSO3溶液与过量KIO3溶液混合，用测速仪测定其起始时的反应速率v（甲）；在烧杯乙中进行同一反应（不同的是乙烧杯中预先加入少量Na2SO4或K2SO4粉末，其他反应条件均完全相同），测定其起始阶段的相同时间内的反应速率v（乙）	若v（甲）=v（乙），则假设一不成立；若v（甲）＜v（乙），则假设一成立

．

点评：本题主要考查浓度、催化剂对反应速率的影响，对学生的分析能力和逻辑推理能力有一定的要求，中等难度．