Question

17．研究性学习是综合实践活动重要的组成部分，注重培养学生的问题意识．某研究性学习小组为了验证臭氧的氧化性强于氧气，进行了下述实验，请参与探究并回答相关问题．
[实验目的]验证臭氧的氧化性强于氧气．
[实验原理]2KI+O₃+H₂O═2KOH+I₂+O₂，淀粉溶液遇单质碘变蓝色．
[实验用品]臭氧消毒碗柜、a溶液、碘化钾溶液、滤纸、玻璃片、温度计．
[实验步骤]
①取a溶液与碘化钾溶液混合．
②取两片用滤纸剪成的纸条，在a和碘化钾的混合液中湿润后分别置于两块洁净的玻璃片上．
③将一块玻璃片（Ⅰ）置于臭氧消毒碗柜中并接通电源生成臭氧．将另一块玻璃片（Ⅱ）置于可控温度的温箱里，尽量地使温箱的温度与消毒碗柜中的温度相等．
④观察现象并进行记录：

时间/min		0	15	30	45	60	90	120
滤纸的 颜色 变化	玻璃片（Ⅰ） 上的滤纸	白色	白色	灰色	浅蓝色	蓝色	蓝色	浅蓝色
	玻璃片（Ⅱ） 上的滤纸	白色	白色	白色	白色	灰色	灰色	浅蓝色

请根据上述实验原理、步骤及你所学的知识，回答下列问题．
（1）实验药品中的a溶液是淀粉溶液．
（2）写出在臭氧消毒柜中产生O₃的化学方程式：3O₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2O₃．
（3）整个实验过程要保持两块玻璃片所在环境的温度相同的原因是温度会影响反应速率，保持温度相同是为了消除温度不同带来的误差．
（4）从实验数据记录可以得出的结论是BCD（填序号）．
A．空气中可能也有一定浓度的O₃，所以实验数据不可靠，不能达到实验目的
B．氧气也能氧化碘化钾中的碘离子
C．O₃的氧化性比O₂强
D．O₃不仅氧化I^-的速率比氧气快，而且有漂白作用
（5）在O₃氧化KI的反应中，若有24g O₃发生反应，则转移电子的数目为N_A（或6.02×10²³）．

Answer 1

分析 通过分析实验现象记录，玻璃片（Ⅰ）上的滤纸先变蓝色，说明O₃先把I^-氧化成I₂，因而氧化性O₃＞O₂．
（1）根据实验的反应原理：2KI+O₃+H₂O=2KOH+I₂+O₂，臭氧能够将KI中的I^-氧化成碘单质，而检验碘单质的生成，可以用淀粉溶液，所以a溶液是淀粉溶液；
（2）臭氧消毒柜中产生O₃的原理是通电条件下氧气变化为臭氧；
（3）根据实验研究的方法分析，温度会影响反应速率，消除温度对实验的干扰；
（4）根据以上分析，O₃的氧化性比O₂强，氧气能氧化KI中的I^-，以及通过玻璃片I上的滤纸条90分钟到120分钟是颜色变线说明O₃不仅氧化I^-的速率比氧气快，而且有漂白作用，根据玻璃片II上的滤纸条的颜色变化消毒碗柜中也有O₂；
（5）根据得失电子守恒计算，2KI～O₃～I₂～2e^-．

解答 解：通过分析实验现象记录，玻璃片（Ⅰ）上的滤纸先变蓝色，说明O₃先把I^-氧化成I₂，因而氧化性O₃＞O₂．
（1）分析原理可知，2KI+O₃+H₂O═2KOH+I₂+O₂，淀粉溶液遇单质碘变蓝色，a溶液为指示剂，
故答案为：淀粉；
（2）将一块玻璃片（Ⅰ）置于臭氧消毒碗柜中并接通电源生成臭氧，通电条件下氧气变化为臭氧反应的化学方程式为：3O₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2O₃，
故答案为：3O₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2O₃；
（3）根据实验研究的方法，即讨论臭氧和氧气的氧化性强弱就要求其他因素要保持一致，所以所处环境的温度相同的原因是排除温度变化带来的影响，
故答案为：温度会影响反应速率，保持温度相同是为了消除温度不同带来的误差；
（4）从表中的数据可以看出，玻璃片甲上的含淀粉溶液和碘化钾溶液的滤纸在45 min时开始变浅蓝色，而玻璃片乙上的含淀粉溶液和碘化钾溶液的滤纸在120 min时开始变浅蓝色，说明玻璃片乙上产生碘单质的速率慢，即氧气的氧化性比臭氧的弱．玻璃片甲上变浅蓝色的滤纸，在60 min～90 min时显蓝色，而到了120 min时又变成了浅蓝色，说明臭氧具有漂白作用，
A．空气中无一定浓度的O₃，所以实验数据能达到实验目的，故A错误；
B．图表中颜色变化可知，氧气也能氧化碘化钾中的碘离子，故B正确；
C．玻璃片（Ⅰ）上的滤纸先变蓝色，说明O₃先把I^-氧化成I₂，因而氧化性O₃＞O₂，O₃的氧化性比O₂强，故C正确；
D．O₃消毒原理是利用其强氧化性与次氯酸相同，O₃不仅氧化I^-的速率比氧气快，而且有漂白作用，故D正确；
故答案为：BCD；
（5）2KI～O₃～I₂～2e^-
       48g　　　2 mol
      24 g    n（e^-）
n（e^-）=1 mol，电子转移数为：N_A（或6.02×10²³），
故答案为：N_A（或6.02×10²³）．

点评 本题主要考查了臭氧的强氧化性以及与氧气的氧化性的比较，题目难度中等，抓住实验的现象来分析本质是解题的关键．