题目内容

13．已知：将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合，无反应发生．若再加入双氧水，将发生反应：H2O2+2H++2I-→2H2O+I2，且生成的I2立即与试剂X反应而被消耗．一段时间后，试剂X将被反应生成的I2完全消耗．由于溶液中的I-继续被H2O2氧化，生成的I2与淀粉作用，溶液立即变蓝．因此，根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间，即可推算反应H2O2+2H++2I-→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		H2O0.01 mol•Lˉ1
X 溶液		0.1 mol•Lˉ1
双氧水		1 mol•Lˉ1
稀盐酸
120.010.010.020.020.0无1.4
220.0m10.010.0n无2.8
310.020.010.020.020.0无2.8
420.010.010.020.020.05滴Fe2（SO4）30.6
（1）已知：实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I-→2H2O+I2反应速率的影响．实验2中m=20.0，n=20.0．
（2）已知，I2与X反应时，两者物质的量之比为1：2．按面表格中的X和KI的加入量，加入V（H2O2）＞0.5mL，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3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降低（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）$?_{充电}^{放电}$2AlI3（s）．含I-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：Al-3e-+3I-=AlI3，充电时Al连接电源的负极．

分析 （1）根据实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I-→2H2O+I2反应速率的影响判断m、n，除了双氧水的浓度不同外，其它条件完全相同；
（2）根据上述表格可知X的物质的量为0.01 mol•L-1×0.01L=1.0×10-4mol，I2与X反应时，两者物质的量之比为1：2，所以I2的物质的量为5.0×10-5mol，根据化学方程式H2O2+2H++2I-═2H2O+I2可求得需要H2O2的物质的量为5.0×10-5mol，据此求得双氧水的体积，为了确保看到蓝色，碘离子一定过量，双氧水的体积大于所求的值；
（3）根据表格可以看出，实验3与实验1相比，KI的起始浓度小，反应时间变长，实验4与实验1相比，浓度都一样，实验4用了催化剂，反应时间变短，据此可以画图；
（4）催化剂能改变反应速率的原因是降低了反应的活化能，改变了反应途径；
（5）原电池的负极上是电解本身是电子的氧化反应，充电时，电池的负极和电源的负极相接．

解答 解：（1）根据对比实验的目的可知，实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I-→2H2O+I2反应速率的影响，只改变双氧水浓度，其它条件相同，则盐酸的浓度不变，所以其体积保持不变，则n=20.0；由于实验1所用溶液总体积为（20.0+10.0+10.0+20.0+20.0）mL，实验2所用溶液的总体积为（20.0+m+10.0+10.0+n），由于实验1、2所用溶液的总体积相同，n=20.0，则m=20.0，
故答案为：20.0；20.0；
（2）根据上述表格可知X的物质的量n（X）=c•V=0.01 mol•L-1×0.01L=1.0×10-4mol，I2与X反应时，两者物质的量之比为1：2，所以I2的物质的量为5.0×10-5mol，根据化学方程式H2O2+2H++2I-═2H2O+I2可求得需要H2O2的物质的量为5.0×10-5mol，据此求得双氧水的体积V（H2O2）=$\frac{5.0×1{0}^{-5}mol}{0.1mol/L}$=0.5mL，为了确保看到蓝色，n（I2）一定大于0.5×10ˉ4mol，n（H2O2）一定大于0.5×10ˉ4mol，即V（H2O2）＞0.5mL，
故答案为：0.5mL；
（3）由于KI、双氧水、盐酸均过量，则X将反应完全，实验1、3、4中X的起始浓度相同，反应停止时X的浓度也都为0；实验1→实验3，仅减小碘化钾溶液的浓度，反应速率减小，X的浓度由起始浓度减小到0的时间增大，实验3和实验1的起点和终点值相同，中间过程的曲线在实验1曲线的右边，反应的时间比实验1长；实验1→实验4，其他条件相同，仅使用了催化剂，反应速率加快，X的浓度由起始浓度减小到0的时间缩短，实验4和实验1的起点和终点值相同，中间过程的曲线在实验1曲线的左边，反应的时间比实验1少，据此可以画图为：，
故答案为：；
（4）硫酸铁溶液是该反应的催化剂，能加快反应速率，原因是催化剂能降低反应的活化能，
故答案为：降低；
（5）原电池的负极反应氧化反应，正极发生还原反应，电池总反应中铝元素由0升为+3价，发生氧化反应，说明负极的主要反应物和产物是Al、AlI3，根据电解质中定向移动离子及电子、电荷、原子守恒原理，负极反应式为Al-3e-+3I-=AlI3，放电时铝电极发生氧化反应，充电时该电极上发生还原反应，铝元素由+3降为0，由于电解池中阴极发生还原反应，则充电时铝电极作阴极，应该与直流电源的负极相连，
故答案为：Al-3e-+3I-=AlI3；负极．

点评 本题探究浓度、催化剂对反应速率的影响，在探究外界条件对反应速率的影响时，一般都保持一个变量，其他条件不变，解题时要注意对题中的信息时行加工处理，题目难度中等．

练习册系列答案
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1．化学反应速率是描述化学反应进行快慢程度的物理量．下面是某同学测定化学反应速率并探究其影响因素的实验．
Ⅰ．测定化学反应速率
该同学利用如图装置测定化学反应速率．（已知：S2O32-+2H+═H2O+S↓+SO2↑）
（1）除如图装置所示的实验用品外，还需要的一件实验用品是秒表．
（2）若在2min时收集到224mL（已折算成标准状况）气体，可计算出该2min内H+的反应速率，而该测定值比实际值偏小，其原因是SO2会部分溶于水．
（3）利用该化学反应，试简述测定反应速率的其他方法：测定一段时间内生成硫沉淀的质量（或实时测定溶液中氢离子浓度）（写一种）．
Ⅱ．探究化学反应速率的影响因素
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．
（已知 I2+2S2O32-═S4O62-+2I-，其中Na2S2O3溶液均足量）
实验序号体积V/mL时间/s
Na2S2O3溶液淀粉溶液碘水水
①10.02.04.00.0t1
②8.02.04.02.0t2
③6.02.04.0Vxt3
（4）表中Vx=4mL，t1、t2、t3的大小关系是t1＜t2＜t3．
8．“碘钟”实验中，3I-+S2O82-═I3-+2SO42-的反应速率可以用I3-与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大．某探究性学习小组在20℃下进行实验，得到 的数据如下表：
实验编号①②③④⑤
c（I-）/mol•L-10.0400.0800.0800.1600.120
c（S2O82-）/mol•L-10.0400.0400.0800.0200.040
t/s88.044.022.044.0t1
回答下列问题：
（1）该实验的目的是研究反应物I-与S2O82-的浓度对反应速率的影响．
（2）显色时间t1=29.3s．
（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为A（填字母）．
A．＜22.0s  B．22.0～44.0sC．＞44.0s  D．数据不足，无法判断
（4）通过分析比较上表数据，得到的结论是反应速率与反应物起始浓度乘积成正比或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比．
18．下列物质的电子式书写正确的是（　　）
A．N2B．Na2O  C．H2O D．NH4I  
5．水煤气（CO 和H2）是重要燃料和化工原料，可用水蒸气通过炽热的炭层制得：
C （s）+H2O（g）?CO（g）+H2 （g）△H=+131.3kJ•mol-1
（1）该反应的平衡常数K随温度的升高而增大（增大/减小/不变）．
（2）上述反应达到平衡后，将体系中的C （s）全部移走，平衡向左移（向左移/向右移/不移动）．
（3）下列事实能说明该反应在一定条件下已达到平衡状态的有AB（填序号）．
A．单位体积内每消耗1mol CO的同时生成1molH2
B．混合气体总物质的量保持不变
C．生成H2O（g）的速率与消耗CO的速率相等
D．H2O（g）、CO、H2的浓度相等
（4）某温度下，将4.0mol H2O（g）和足量的炭充入2L的密闭容器中，发生如下反应，C（s）+H2O（g）?CO （g）+H2 （g），达到平衡时测得K=1，则此温度下H2O（g）的转化率为50%
（5）己知：①C （s）+H2O（l）?CO （g）+H2 （g）△H1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H 2
③H2O（l）═H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）△H 3
则2C（s）+2O2（g）═2CO2（g）的△H=2△H1+△H2-2△H3．
2．卤代烃是一类重要的有机合成中间体，是许多有机合成的原料．根据卤代烃的相关性质，回答下列问题
（1）2-氯-2-丁烯的键线式为．
（2）某同学用如图1装置（铁架台、酒精灯等略）验证卤代烃的取代反应和消去反应的产物．
实验操作Ⅰ：在试管中加入5mL 1mol/L NaOH溶液和0.5mL溴乙烷振荡．
实验操作Ⅱ：将试管如图1固定后，水浴加热．
①据图1：用水浴加热而不直接用酒精灯加热的原因是使反应物均匀受热．
②图2是为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生的是消去反应，实验中需要检验的产物是乙烯，水的作用是除去乙烯中的乙醇，防止干扰乙烯的检验，实验现象是酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去．
3．常见元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大，其相关信息如表：
元素相关信息
A该元素的一种核素无中子
B基态原子核外只有三个能级，且各能级电子数相等
C基态原子最外层电子数是其内层电子总数的2.5倍
D一个D-离子含18个电子
E+3价离子3d能级为半充满
（1）E位于元素周期表的位置是第4周期第VIII族．
（2）C元素基态原子的电子排布图．
（3）C单质分子的电子式为，C的氢化物在同族元素中氢化物的沸点出现反常，其原因是NH3分子间易形成氢键．
（4）D的氢化物与其最高价氧化物的水化物的钾盐共热能发生反应，生成一种气体单质，反应的化学方程式为8HCl+KClO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KCl+4Cl2↑+4H2O．
（5）由A、B两种元素组成的非极性分子有多种，其中乙是一个含4个原子的分子，乙分子的中心原子的杂化方式为sp杂化．已知13g乙完全燃烧放出的热量为600kj，则乙燃烧热的热化学反应方程式是C2H2（g）+$\frac{5}{2}$O2（g）=2CO2（g）+H2O（l）△H=-1200kJ/mol．

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