Question

【題目】某研究小組對碘化鉀溶液在空氣中發(fā)生氧化反應(yīng)的速率進行實驗探究。

（初步探究）

(l)為探究溫度對反應(yīng)速率的影響，實驗②中試劑A應(yīng)為 ___。

(2)寫出實驗③中I一反應(yīng)的離子方程式：____。

(3)對比實驗②③④，可以得出的結(jié)論：____。

（繼續(xù)探究）溶液pH對反應(yīng)速率的影響

查閱資料：

i．pH<11.7時，I-能被O2氧化為I2。

ii. pH>9.28時，I2發(fā)生歧化反應(yīng)：3I2+6OH-=IO3-+ 5I-+ 3H2O，pH越大，歧化速率越快。

(4)小組同學(xué)用4支試管在裝有O2的儲氣瓶中進行實驗，裝置如圖所示。

分析⑦和⑧中顏色無明顯變化的原因：____。

(5)甲同學(xué)利用原電池原理設(shè)計實驗證實pH=10的條件下確實可以發(fā)生I-被O2氧化為I2的反應(yīng)，如右圖所 示，請你填寫試劑和實驗現(xiàn)象_______________。

（深入探究）較高溫度對反應(yīng)速率的影響

小組同學(xué)分別在敞口試管和密閉試管中進行了實驗⑨和⑩。

(6)對比實驗⑨和⑩的現(xiàn)象差異，該小組同學(xué)經(jīng)過討論對實驗⑨中的現(xiàn)象提出兩種假設(shè)，請你補充假設(shè)1。

假設(shè)1：___。

假設(shè)2：45℃以上I2易升華，70℃水浴時，c(I2)太小難以顯現(xiàn)黃色。

(7)針對假設(shè)2，有兩種不同觀點。你若認為假設(shè)2成立，請推測試管⑨中“冷卻至室溫后滴加淀粉出現(xiàn)藍色”的可能原因(寫出一條)。你若認為假設(shè)2不成立，請設(shè)計實驗方案證明____________。

Answer 1

【答案】0.5mol/L稀硫酸 4I-+O2+4H+=2I2+2H2O KI溶液被O2氧化成I2，c(H+)越大，氧化反應(yīng)速率越快 試管⑦、⑧中，pH為10、11時，既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生岐化反應(yīng)，因為岐化反應(yīng)速率大于氧化反應(yīng)速率和淀粉變色速率（或歧化速率最快），所以觀察顏色無明顯變化 試劑1：1mol/LKI溶液，滴加1%淀粉溶液

試劑2：pH=10的KOH溶液

現(xiàn)象：電流表指針偏轉(zhuǎn)，左側(cè)電極附近溶液變藍（t<30min） 加熱使氧氣逸出，c(O2)降低，導(dǎo)致I-氧化為I2的速率變慢 【假設(shè)2成立】

理由：KI溶液過量（即使加熱時有I2升華也未用光KI），實驗⑨冷卻室溫后過量的KI仍可與空氣繼續(xù)反應(yīng)生成I2，所以滴加淀粉溶液還可以看到藍色

【假設(shè)2不成立】

實驗方案：水浴加熱70℃時，用濕潤的淀粉試紙放在試管⑨的管口，若不變藍，則證明假設(shè)2不成立

【解析】

根據(jù)資料i．pH<11.7時，I-能被O2氧化為I2，碘與淀粉溶液變藍。對比實驗①②若為探究溫度對反應(yīng)速率的影響，實驗②中試劑A應(yīng)與實驗①相同為0.5mol/L稀硫酸；實驗②③④的溫度相同，則是探究酸度對反應(yīng)速率的影響，且溶液中氫離子濃度越大反應(yīng)越快；實驗⑤⑥⑦⑧為探究溶液pH對反應(yīng)速率的影響，根據(jù)資料ii. pH>9.28時，I2發(fā)生歧化反應(yīng)：3I2+6OH-=IO3-+ 5I-+ 3H2O，pH越大，歧化速率越快，故溶液顏色無明顯變化；利用原電池原理設(shè)計實驗證實pH=10的條件下確實可以發(fā)生I-被O2氧化為I2的反應(yīng)，負極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，故試劑1應(yīng)為1mol/LKI溶液，滴加1%淀粉溶液，正極O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故試劑2為pH=10的KOH溶液。實驗⑨⑩為探究較高溫度對反應(yīng)速率的影響，不同的是實驗⑨在敞口試管中進行，實驗⑩在密閉試管中進行， 據(jù)此分析解答。

(l)若探究溫度對反應(yīng)速率的影響，則實驗①②中試劑A應(yīng)相同，即應(yīng)用0.5mol/L稀硫酸，

故答案為：0.5mol/L稀硫酸；

(2)實驗③中在酸性條件下I-被O2氧化為I2，反應(yīng)的離子方程式為：4I-+O2+4H+=2I2+2H2O，

故答案為：4I-+O2+4H+=2I2+2H2O；

(3) 實驗②③④的溫度相同，試劑A不同，溶液的酸性越強，藍色出現(xiàn)的越早，因此可以得出的結(jié)論是：KI溶液被O2氧化成I2，c(H+)越大，氧化反應(yīng)速率越快，

故答案為：KI溶液被O2氧化成I2，c(H+)越大，氧化反應(yīng)速率越快；

(4)根據(jù)資料ii. pH>9.28時，I2發(fā)生歧化反應(yīng)：3I2+6OH-=IO3-+ 5I-+ 3H2O，pH越大，歧化速率越快。試管⑦、⑧中，pH為10、11時，既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生岐化反應(yīng)，因為岐化反應(yīng)速率大于氧化反應(yīng)速率和淀粉變色速率，所以⑦和⑧中顏色無明顯變化，

故答案為：試管⑦、⑧中，pH為10、11時，既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生岐化反應(yīng)，因為岐化反應(yīng)速率大于氧化反應(yīng)速率和淀粉變色速率；

(5) 利用原電池原理設(shè)計實驗證實pH=10的條件下確實可以發(fā)生I-被O2氧化為I2的反應(yīng)，負極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，故試劑1應(yīng)為1mol/LKI溶液，滴加1%淀粉溶液，正極O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故試劑2為pH=10的KOH溶液，若出現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)，左側(cè)電極附近溶液變藍（t<30min）的現(xiàn)象則可證明，

故答案為：試劑1：1mol/LKI溶液，滴加1%淀粉溶液；試劑2：pH=10的KOH溶液；現(xiàn)象：電流表指針偏轉(zhuǎn)，左側(cè)電極附近溶液變藍（t<30min）；

(6)實驗⑨為敞口試管，與空氣相通，水浴加熱20min仍保持無色，冷卻至室溫后滴加淀粉溶液出現(xiàn)藍色；實驗⑩為密閉試管，水浴加熱溶液迅速出現(xiàn)黃色，且黃色逐漸加深，冷卻至室溫后滴加淀粉溶液出現(xiàn)藍色；出現(xiàn)現(xiàn)象差異的原因可能是45℃以上I2易升華，70℃水浴時，c(I2)太小難以顯現(xiàn)黃色（即假設(shè)2），也可能是在敞口試管中加熱時氧氣逸出，c(O2)降低，導(dǎo)致I-氧化為I2的速率變慢，應(yīng)為假設(shè)1，

故答案為：加熱使氧氣逸出，c(O2)降低，導(dǎo)致I-氧化為I2的速率變慢；

(7)因KI溶液過量（即使加熱時有I2升華也未用光KI），實驗⑨冷卻室溫后過量的KI仍可與空氣繼續(xù)反應(yīng)生成I2，所以滴加淀粉溶液還可以看到藍色，說明假設(shè)2成立；

水浴加熱70℃時，用濕潤的淀粉試紙放在試管⑨的管口，若不變藍，與假設(shè)矛盾，則證明假設(shè)2不成立；

故答案為：【假設(shè)2成立】

理由：KI溶液過量（即使加熱時有I2升華也未用光KI），實驗⑨冷卻室溫后過量的KI仍可與空氣繼續(xù)反應(yīng)生成I2，所以滴加淀粉溶液還可以看到藍色

【假設(shè)2不成立】

實驗方案：水浴加熱70℃時，用濕潤的淀粉試紙放在試管⑨的管口，若不變藍，則證明假設(shè)2不成立。