Question

2．碘在科研與生活中有重要作用，某興趣小組用0.20mol•L^-1KI、0.4%淀粉溶液、0，20mol•L^-1K₂S₂O₈、0.010mol•L^-1Na₂S₂O₃等試劑，探究反應條件對化學反應速率的影響．
已知：S₂O₈^2-+2I^-=2SO₄^2-+I₂（慢）     I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- （快）
（1）向KI、Na₂S₂O₃與淀粉的混合溶液中加入一定量的K₂S₂O₈溶液，當溶液中的Na₂S₂O₃耗盡后，溶液顏色將由無色變為藍色，為確保能觀察到藍色，S₂O₃^2-與S₂O₈^2-初始的物質的量需滿足的關系為：n（S₂O₈^2-）：n（S₂O₃^2-）＞1：2．
（2）如果實驗中不使用Na₂S₂O₃溶液，可能存在的不足是顯色時間太短，不易測量．
（3）為探究反應物濃度對化學反應速率的影響，設計的實驗方案如表：

實驗 序號	試劑體積 V/mL					顯色時間 t/s
	K2S2O8溶液	KI溶液	水	Na2S2O3溶液	淀粉溶液
①	10	10	0	4	1	26.8
②	5	10	5	4	1	54.0
③	2.5	10	V1	4	1	108.2
④	10	5	5	4	1	53.8
⑤	5	7.5	7.5	4	V2	t1

表中V₁=7.5 mL，理由是保證每次實驗溶液總體積相等； V₂=1 mL，理由是保證淀粉溶液的用量相同．顯色時間t₁大約是72s．
（4）根據表中數據可以得出的結論是反應速率與反應物濃度成正比關系（反應物濃度越大，反應速率越快）．

Answer 1

分析 （1）慢反應中有I₂生成，使溶液變藍色，而快反應中消耗I₂，慢反應決定反應速率，慢反應中生成I₂大于快反應中消耗的I₂，可以觀察到溶液變藍色；
（2）如果實驗中不使用Na₂S₂O₃溶液，顯色時間會太短不易測量；
（3）實驗目的是探究反應物濃度對化學反應速率的影響，由表中①②③數據可知，KI溶液、Na₂S₂O₃溶液用量相等，應是探究K₂S₂O₈濃度對反應速率的影響，保持溶液總體積相等；②⑤中K₂S₂O₈、Na₂S₂O₃溶液用量相等，應是探究KI溶液濃度對反應速率的影響，保持其他條件一致；由①②實驗可知反應速率與反應物濃度成正比關系，與顯色時間成反比關系；
（4）由表中數據可知：反應物濃度越大，反應速率越快．

解答 解：（1）慢反應中有I₂生成，使溶液變藍色，而快反應中消耗I₂，慢反應決定反應速率，當溶液中的 S₂O₃^2-或Na₂S₂O₃耗盡后，碘才能與淀粉作用顯示藍色，根據I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^- （快）可知，1mol碘需2molS₂O₃^2-，根據方程式S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂可知，生成1mol碘需為1molS₂O₈^2-，為確保能觀察到藍色，碘需有剩余，即n（S₂O₈^2-）：n（S₂O₃^2-）＞1：2，
故答案為：1：2；
（2）如果實驗中不使用Na₂S₂O₃溶液，反應S₂O₈^2-+2I^-=2SO₄^2-+I₂產生的碘就會使淀粉顯藍色，時間太短不易測量，
故答案為：顯色時間太短，不易測量；
（3）實驗目的是探究反應物濃度對化學反應速率的影響，由表中數據可知，①②③KI溶液、Na₂S₂O₃溶液用量相等，應是探究K₂S₂O₈濃度對反應速率的影響，保持溶液總體積相等，溶液的總體積為25mL，即其他條件不變，只改變反應物K₂S₂O₈濃度，從而才達到對照實驗目的，故V₁=（25-2.5-10-4-1）mL=7.5mL；實驗②⑤中K₂S₂O₈、Na₂S₂O₃溶液用量相等，應是探究KI溶液濃度對反應速率的影響，淀粉的用量應保持一致，所以V₂=1mL；由①②實驗可知反應速率與反應物濃度成正比關系，與顯色時間成反比關系，實驗②⑤中KI的濃度與顯色時間的關系式為：$\frac{10}{7.5}=\frac{{t}_{1}}{54}$，t₁=72s，
故答案為：7.5；保證每次實驗溶液總體積相等；1；保證淀粉溶液的用量相同；72s；
（4）實驗①②③是其他條件一致，K₂S₂O₈的濃度越大，反應速率越快（成正比關系），實驗①④、②⑤是其他條件一致，KI溶液的濃度越大，反應速率越快（成正比關系），由此可知：反應速率與反應物濃度成正比關系（反應物濃度越大，反應速率越快），
故答案為：反應速率與反應物濃度成正比關系（反應物濃度越大，反應速率越快）．

點評 本題考查化學反應速率影響因素的實驗探究，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，為高頻考點，控制變量法是解題的關鍵，考查學生靈活運用化學知識的能力，難度中等．