题目内容
【题目】实验小组同学探究稀H2SO4对溶液中的I—被O2 氧化的影响因素。
(1)为了探究c(H+)对反应速率的影响,进行实验:
10mL 1mol· L-1 KI溶液5滴淀粉溶液 | 序号 | 加入试剂 | 变色时间 |
Ⅰ | 10mL蒸馏水 | 长时间放置,未见明显变化 | |
Ⅱ | 10mL 0.1mol· L-1H2SO4溶液 | 放置3min后,溶液变蓝 | |
Ⅲ | 10mL 0.2mol· L-1H2SO4溶液 | 放置1min后,溶液变蓝 | |
Ⅳ | 10mL 0.1mol· L-1K2SO4溶液 | 长时间放置,未见明显变化 |
① 写出实验Ⅱ发生反应的离子方程式 ______。
② 实验Ⅰ~Ⅲ所得结论:_______。
③ 增大实验Ⅱ反应速率还可以采取的措施 ______。
④ 实验Ⅳ的作用是______。
(2)为探究c(H+)除了对反应速率影响外,是否还有其他影响,提出假设:
ⅰ. 增大c(H+),增强O2的氧化性;
ⅱ. 增大c(H+),_______。
小组同学利用下图装置设计实验方案,对假设进行验证。
| 序号 | 溶液a | 溶液b | 现象 |
Ⅴ | 10mL 1mol· L-1 KI溶液 10mL H2O | 10mL 0.1mol·L-1K2SO4溶液 10mLH2O | 指针未见偏转 | |
Ⅵ | 10mL 1mol· L-1 KI溶液 10mL H2O | 10mL 0.1mol·L-1K2SO4溶液 1mL 0.2mol·L-1H2SO4溶液 9mL H2O | 指针 偏转 | |
Ⅶ | X | 10mL 0.1mol·L-1K2SO4溶液 10mL 0.2mol·L-1H2SO4溶液 | Y | |
Ⅷ | Z | 10mL 0.1mol·L-1K2SO4溶液 10mLH2O | 指针未见偏转 |
通过实验证实假设ⅰ合理,将表中空白处的试剂或现象补充完整。
X __________;Y _________;Z __________。
【答案】4H++ 4I-+O2 ==2I2+2H2O 其他条件相同时,增大c(H+)使I-被O2氧化的速率加快 升高温度或通入O2 对照实验,证明SO42-对该反应的化学反应速率没有影响 增强I-的还原性 10mL 1mol· L-1 KI溶液、10mL H2O 指针偏转大于Ⅵ 10mL 1mol· L-1 KI溶液、2mL 0.2mol·L-1H2SO4溶液、8mL H2O
【解析】
本题主要考察实验探究,注意“单一变量”原则。
(1)①题中已告知I-被O2氧化,所以离子方程式为4I-+O2+4H+=2I2+2H2O;
②这三组实验中,变量是H+的浓度,结果是溶液变蓝的速度,反映出H+的浓度对I-被O2氧化的速率;
③对于非气相反应而言,加快反应速率的措施还有加热,增加其他反应物的浓度,或者加入催化剂(在本实验中,反应速率较快,为了更好的观察实验结果,可不使用催化剂);
④实验IV的作用是对照作用,排除SO42-对实验结果的影响;
(2)ii,对照i的说法为增大c(H+),增强I-的还原性;
对比实验V、VI、VII,三组实验的溶液b在变化,根据单一变量原则,溶液a是不应该有变动的,所以X应为10mL 1mol· L-1 KI溶液、10mL H2O,由于实验VII的溶液b中H+浓度比实验VI的大,反应速率会加快,这意味着单位时间内转移的电子数量会增多,指针会出现偏转,且比实验VI的大;经过对比,实验V和VIII的溶液b相同,则两个实验的溶液a应该有所不同,实验探究的是H+的影响,实验V的a溶液中没有H+,则实验VIII的a溶液中应该有H+,故Z为10mL 1mol· L-1 KI溶液、2mL 0.2mol·L-1H2SO4溶液、8mL H2O。
【题目】纳米TiO2具有十分宝贵的光学性质,在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景。下图是以硫酸氧钛为原料制备纳米二氧化钛的工艺流程图:
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回答下列问题:
(1)反应I中发生两个反应,其一是尿素[CO(NH2)2]与H2O反应生成CO2和NH3·H2O,则另一反应的离子方程式为____。
(2)判断TiO(OH)2沉淀是否洗净的实验操作和现象是:____。
(3)为了减少制备过程中的“三废”排放,将上述流程中的“滤液”经过____、____、_____(填基本操作)即可回收________(填化学式)。
(4)为研究反应温度、反应时间、反应物物质的量配比等因素对制备纳米二氧化钛产率的影响。设计如下实验:
实验编号 | 反应温度/℃ | 反应时间/h | 反应物物质的量配比 |
① | 90 | 1 | 2:1 |
② | 90 | 2 | 3:1 |
③ | 90 | 1 | |
④ | 100 | 2 | 3:1 |
实验②和④的实验目的是___,实验③中反应物物质的量配比为___。反应I中TiO2+浓度对TiO2的产率和粒径的影响如图:
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结合图中信息,你认为为达到工艺目的,最合适的TiO2+浓度为_______。