Question

在室溫下，化學反應I^-_（aq）+OCl^-_（aq）=OI^-_（aq）+Cl^-_（aq）的反應物初始濃度、溶液中的氫氧根離子初始濃度及初始速率間的關系如下表所示：

實驗編號	I-的初始濃度 （mol?L-1）	OCl-的初始濃度 （mol?L-1）	OH-的初始濃度 （mol?L-1）	初始速率v （mol?L-1?s-1）
1	2×10-3	1.5×10-3	1.00	1.8×10-4
2	a	1.5×10-3	1.00	3.6×10-4
3	2×10-3	3×10-3	2.00	1.8×10-4
4	4×10-3	3×10-3	1.00	7.2×10-4

已知表中初始反應速率與有關離子濃度關系可以表示為v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c（溫度一定時，k為常數）
①為了實施實驗1，某同學取5mL0.02mol?L^-1碘化鉀溶液、5mL0.015mol?L^-1次氯酸鈉溶液、40mL某濃度氫氧化鈉溶液混合反應．則該氫氧化鈉溶液物質的量濃度為

 

②實驗2中，a=

 

③設計實驗2和實驗4的目的是

 

；
④計算b、c值：b=

 

；c=

 

⑤若實驗編號4的其它濃度不變，僅將溶液的酸堿值變更為pH=13，反應的初始速率v=

 

．

Answer 1

考點：探究影響化學反應速率的因素

專題：化學反應速率專題

分析：①根據公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，聯合實驗數據1和4求出b，將b的數據代入公式并將實驗1的數據代入可得K值，將K值和b值代入實驗數據3可得C值，再根據5mL0.02mol?L^-1碘化鉀溶液、5mL0.015mol?L^-1次氯酸鈉溶液、40mL某濃度氫氧化鈉溶液進行求解；
②根據公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，聯合實驗數據1和4求出b，將b的數據代入公式并將實驗1的數據代入可得K值，將K值和b值代入實驗數據3可得C值，將實驗2的數據代入即可求解；
③根據實驗2和實驗4的數據的異同點分析；
④根據分析①可求解；
⑤將b=1，K=60，C=-1，代入得公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，將實驗數據4和OH^-的初始濃度變為0.1mol?L^-1，代入即可求解．

解答： 解：①將實驗1數據代入公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，可得1.8×10^-4mol?L^-1?s^-1=K[0.002mol?L^-1][0.0015mol?L^-1]^b[1mol?L^-1]^c設為A式，將實驗4代入公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，可得7.2×10^-4mol?L^-1?s^-1=K[0.004mol?L^-1][0.003mol?L^-1]^b[1mol?L^-1]^c設為B式，將AB兩式聯合組成方程組求解，可得，b=1，將b=1代入1.8×10^-4mol?L^-1?s^-1=K[0.002mol?L^-1][0.0015mol?L^-1]^b[1mol?L^-1]^c，可得K=60，將實驗3數據代入公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，可得1.8×10^-4mol?L^-1?s^-1=K[0.002mol?L^-1][0.003mol?L^-1]^b[1mol?L^-1]^c，將b=1，K=60，代入得C=-1，取5mL0.02mol?L^-1碘化鉀溶液、5mL0.015mol?L^-1次氯酸鈉溶液、40mL某濃度氫氧化鈉溶液混合反應，溶液的總體積為50mL，則I^-的初始濃度為C=

n

V

=

0.0001mol

0.05L

=0.002mol?L^-1，OCl^-的初始濃度C=

n

V

=

0.000075mol

0.05L

=0.0015mol?L^-1，初始速率v=1.8×10^-4mol?L^-1?s^-1，將數據代入公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，可得1.8×10^-4×

1mol/L×0.05L

0.04L

mol?L^-1?s^-1=K[0.002mol?L^-1][0.0015mol?L^-1]^b[OH^-]^c，將b=1，K=60，C=-1，代入得[OH^-]=1mol?L^-1，原氫氧化鈉溶液為40mL某濃度氫氧化鈉溶液，所以原氫氧化鈉溶液物質的量濃度為C=

n

V

=

1mol/L×0.05L

0.04L

=1.25mol?L^-1，
故答案為：1.25mol/L；
②根據①的分析知：b=1，K=60，C=-1，聯合實驗數據2代入公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，可得3.6×10^-4mol?L^-1?s^-1=K[a]¹[0.0015mol?L^-1]¹[1mol?L^-1]，可得a=4×10^-3，
故答案為：4×10^-3；
③根據①的解答，聯合實驗數據1和4求出b，對照實驗2和實驗4的數據的異同點，不同的數據有助于探究OCl^-離子對反應速率的影響，
故答案為：探究OCl^-離子對反應速率的影響；
④由①的解答知b=1，K=60，c=-1，故答案為：1；-1；
⑤將b=1，K=60，C=-1，代入得公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，得v=60[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^-1，將OH^-的初始濃度變為0.1mol?L^-1，I^-的初始濃度為4×10^-3mol?L^-1，OCl^-的初始濃度為3×10^-3mol?L^-1，代入得反應的初始速率v=7.2×10^-3mol?L^-1?s^-1，故答案為：7.2×10^-3mol?L^-1?s^-1．

點評：本題考查了反應速率與有關離子濃度的關系，須正確理解反應速率的公式的運用，題目難度中等．