Question

3．磷、硫元素的單質和化合物應用廣泛．
（1）磷元素的原子結構示意圖是．
（2）磷酸鈣與焦炭、石英砂混合，在電爐中加熱到1 500℃生成白磷，反應為：
2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂═6CaSiO₃+P₄O₁₀
10C+P₄O₁₀═P₄+10CO
每生成1mol P₄時，就有20 mol電子發生轉移．
（3）硫代硫酸鈉（Na₂S₂O₃）是常用的還原劑．在維生素C（化學式C₆H₈O₆）的水溶液中加入過量I₂溶液，使維生素C完全氧化，剩余的I₂用Na₂S₂O₃溶液滴定，可測定溶液中維生素C的含量．發生的反應為：
C₆H₈O₆+I₂═C₆H₆O₆+2H⁺+2I^-
2SO₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-
在一定體積的某維生素C溶液中加入a mol/L I₂溶液V₁ mL，充分反應后，用Na₂S₂O₃溶液滴定剩余的I₂，消耗b mol/L Na₂S₂O₃溶液V₂ mL．該溶液中維生素C的物質的量是$\frac{a{V}_{1}-0.5b{V}_{2}}{1000}$ mol．
（4）在酸性溶液中，碘酸鉀（KIO₃）和亞硫酸鈉可發生如下反應：
2IO₃^-+5SO₃^2-+2H⁺═I₂+5SO₄^2-+H₂O
生成的碘可以用淀粉溶液檢驗，根據反應溶液出現藍色所需的時間來衡量該反應的速率．
某同學設計實驗如下表所示：

	0.01mol/LKIO3酸性溶液 （含淀粉）的體積/mL	0.01mol/L Na2SO3溶液 的體積/mL	H2O 的體積 /mL	實驗溫 度/℃	溶液出現 藍色時所 需時間/s
實驗1	5	V1	35	25
實驗2	5	5	40	25
實驗3	5	5	V2	0

該實驗的目的是探究溫度、亞硫酸鈉溶液濃度與該反應速率的關系；
表中V₂=40 mL．

Answer 1

分析 （1）P的原子序數為15，原子結構中有3個電子層，最外層電子數為5；
（2）P元素的化合價由+5價降低為0，以此計算轉移電子；
（3）由2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，維生素C消耗的碘為aV₁×10^-3mol-bV₂×10^-3mol×$\frac{1}{2}$，結合C₆H₈O₆+I₂═C₆H₆O₆+2H⁺+2I^-計算維生素C的物質的量；
（4）通過分析表中的數據可知，該實驗研究的是溫度、濃度對反應速率的影響；由于實驗1和實驗2的溫度相同，故實驗2與實驗3的溶液的濃度一定相同．

解答 解：（1）P的原子序數為15，原子結構中有3個電子層，最外層電子數為5，原子結構示意圖為，故答案為：；
（2）P元素的化合價由+5價降低為0，每生成1mol P₄時，轉移電子為1mol×4×（5-0）=20mol，故答案為：20；
（3）由2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-可知，維生素C消耗的碘為aV₁×10^-3mol-bV₂×10^-3mol×$\frac{1}{2}$，
由C₆H₈O₆+I₂═C₆H₆O₆+2H⁺+2I^-可知維生素C與碘的物質的量相同，則維生素C的物質的量為$\frac{a{V}_{1}-0.5b{V}_{2}}{1000}$mol，
故答案為：$\frac{a{V}_{1}-0.5b{V}_{2}}{1000}$；
（4）實驗1和實驗2探究該反應速率與亞硫酸鈉溶液濃度的關系，實驗2和實驗3探究該反應速率與溫度的關系；由實驗2可以看出混合液的總體積為50mL，V₁為10mL，V₂為40mL，實驗1和實驗2可知實驗目的是探究該反應速率與亞硫酸鈉溶液濃度的關系；實驗2和實驗3可知實驗目的是探究該反應速率與溫度的關系，
故答案為：探究溫度、亞硫酸鈉溶液濃度與該反應速率的關系；40．

點評 本題考查氧化還原反應及計算、探究影響化學反應速率的因素，為高頻考點，把握反應中元素的化合價變化及反應中物質的量關系、對比實驗中條件的統一，培養學生分析問題、解決問題能力，題目難度不大．