Question

【題目】將濃度均為0.01 mol/L的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合，一定時間后溶液變為藍色。該實驗是一種“碘鐘實驗”。某小組同學在室溫下對該“碘鐘實驗”的原理進行探究。

（資料）該“碘鐘實驗”的總反應：H2O2+2S2O32-+2H+=S4O62-+2H2O

反應分兩步進行：

反應A：H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O

反應B：……

(1)反應B的離子方程式是______。對于總反應，I-的作用相當于_____。

(2)為證明反應A、B的存在，進行實驗Ⅰ。

A．向酸化的H2O2溶液中加入試劑X的水溶液，溶液變為藍色

B．再向得到的藍色溶液中加入Na2S2O3溶液，溶液的藍色褪去。

試劑X是_____。

(3)為探究溶液變藍快慢的影響因素，進行實驗Ⅱ、實驗Ⅲ。（溶液濃度均為0.01 mol/L）

用量(mL) 試劑序號	H2O2溶液	H2SO4溶液	Na2S2O3溶液	KI溶液(含淀粉)	H2O
實驗Ⅱ	5	4	8	3	0
實驗Ⅲ	5	2	x	y	z

溶液從混合時的無色變為藍色的時間：實驗Ⅱ是30 min、實驗Ⅲ是40 min。

①實驗Ⅲ中，x、y、z所對應的數值分別是_____、_____、_____。

②對比實驗Ⅱ、實驗Ⅲ，可得出的實驗結論是_____。

(4)為探究其他因素對該“碘鐘實驗”的影響，進行實驗Ⅳ。（溶液濃度均為0.01 mol/L）

用量(mL) 試劑序號	H2O2溶液	H2SO4溶液	Na2S2O3溶液	KI溶液(含淀粉)	H2O
實驗Ⅳ	4	4	9	3	0

實驗過程中，溶液始終無明顯顏色變化。

試結合該“碘鐘實驗”總反應方程式及反應A與反應B速率的相對快慢關系，解釋實驗Ⅳ未產生顏色變化的原因：______。

Answer 1

【答案】I2+2S2O32-=2I-+S4O62- 催化劑 淀粉、碘化鉀 8 3 2 其它條件不變，增大氫離子濃度可以加快反應速率 n(H2O2)：n(Na2S2O3)＜1：2，v(A)＜v(B)，所以未出現溶液變藍的現象

【解析】

(1)該“碘鐘實驗”的總反應：①H2O2+2S2O32-+2H+＝S4O62-+2H2O，反應分兩步進行：

反應A：②H2O2+2I-+2H+＝I2+2H2O

反應B：①-②得到，I-的作用是反應過程中的催化劑；

(2)A．向酸化的H2O2溶液中加入試劑X的水溶液，溶液變為藍色說明驗證的是碘單質，需要淀粉KI溶液，過氧化氫酸溶液中氧化碘離子生成碘單質；

B．再向得到的藍色溶液中加入Na2S2O3溶液，溶液的藍色褪去，證明碘單質氧化Na2S2O3溶液，發生反應I2+2S2O32-=2I-+S4O62-；

(3)①采用控制變量方法研究，由于過氧化氫的量相同，硫酸溶液體積不同，Na2S2O3溶液、KI溶液必須與前一個實驗相同，切溶液總統計與前一個實驗相同；

②變色時間越長反應速率越慢；

(4)對比實驗Ⅱ、實驗Ⅳ，可知溶液總體積相同，該變量是過氧化氫、Na2S2O3溶液，過氧化氫減少，Na2S2O3增大，結合二者物質的量之比分析判斷。

(1)該“碘鐘實驗”的總反應：①H2O2+2S2O32-+2H+＝S4O62-+2H2O，

反應分兩步進行：反應A：②H2O2+2I-+2H+＝I2+2H2O

用總反應方程式減去反應A方程式，可得反應B方程式：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，可見，對于總反應，I-的作用相當于催化劑；

(2)過氧化氫具有氧化性會將KI氧化為碘單質，碘單質遇到淀粉變藍色，碘單質具有氧化性，可以氧化Na2S2O3溶液，發生反應I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，碘單質被還原為I-，則試劑X為KI、淀粉溶液；

(3)①為了方便研究在反應中要采取控制變量方法進行研究，即只改變一個反應條件，其它條件相同，依據表格數據可知，實驗Ⅲ跟實驗Ⅱ比硫酸體積減少，所以其它條件都要相同，而且混合后總體積也要相同，故實驗Ⅲ中，x、y、z所對應的數值分別是：8、3、2；

②對比實驗Ⅱ、實驗Ⅲ，可得出的實驗結論是：在其它條件不變時，溶液酸性越強，氫離子濃度越大，增大氫離子濃度可以加快反應速率；

(4)對比實驗Ⅱ、實驗Ⅳ，可知溶液總體積相同，該變量是過氧化氫、Na2S2O3溶液，過氧化氫減少，Na2S2O3增大，由于n(H2O2)：n(Na2S2O3)＜1：2，v(A)＜v(B)，所以未出現溶液變藍的現象。