Question

13．已知：將KI、鹽酸、試劑X和淀粉四種溶液混合，無反應發(fā)生．若再加入雙氧水，將發(fā)生反應：H₂O₂+2H⁺+2I^-→2H₂O+I₂，且生成的I₂立即與試劑X反應而被消耗．一段時間后，試劑X將被反應生成的I₂完全消耗．由于溶液中的I^-繼續(xù)被H₂O₂氧化，生成的I₂與淀粉作用，溶液立即變藍．因此，根據(jù)試劑X的量、滴入雙氧水至溶液變藍所需的時間，即可推算反應H₂O₂+2H⁺+2I^-→2H₂O+I₂的反應速率．
下表為某同學依據(jù)上述原理設計的實驗及實驗記錄（各實驗均在室溫條件下進行）：

編號	往燒杯中加入的試劑及其用量（mL）					催化劑	開始變藍時間（min）
	0.1 mol•Lˉ1 KI溶液	H2O	0.01 mol•Lˉ1 X 溶液	0.1 mol•Lˉ1 雙氧水	1 mol•Lˉ1 稀鹽酸
1	20.0	10.0	10.0	20.0	20.0	無	1.4
2	20.0	m	10.0	10.0	n	無	2.8
3	10.0	20.0	10.0	20.0	20.0	無	2.8
4	20.0	10.0	10.0	20.0	20.0	5滴Fe2（SO4）3	0.6

（1）已知：實驗1、2的目的是探究H₂O₂濃度對H₂O₂+2H⁺+2I^-→2H₂O+I₂反應速率的影響．實驗2中m=20.0，n=20.0．
（2）已知，I₂與X反應時，兩者物質的量之比為1：2．按面表格中的X和KI的加入量，加入V（H₂O₂）＞0.5mL，才確保看到藍色．
（3）實驗1，濃度c（X）～t的變化曲線如圖，若保持其它條件不變，請在答題卡坐標圖中，分別畫出實驗3、實驗4，c（X）～t的變化曲線圖（進行相應的標注）．
（4）實驗3表明：硫酸鐵能提高反應速率．催化劑能加快反應速率是因為催化劑降低（填“提高”或“降低”）了反應活化能．
（5）環(huán)境友好型鋁-碘電池已研制成功，已知電池總反應為：2Al（s）+3I₂（s）$?_{充電}^{放電}$2AlI₃（s）．含I^-傳導有機晶體合成物作為電解質，該電池負極的電極反應為：Al-3e^-+3I^-=AlI₃，充電時Al連接電源的負極．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗1、2的目的是探究H₂O₂濃度對H₂O₂+2H⁺+2I^-→2H₂O+I₂反應速率的影響判斷m、n，除了雙氧水的濃度不同外，其它條件完全相同；
（2）根據(jù)上述表格可知X的物質的量為0.01 mol•L^-1×0.01L=1.0×10^-4mol，I₂與X反應時，兩者物質的量之比為1：2，所以I₂的物質的量為5.0×10^-5mol，根據(jù)化學方程式H₂O₂+2H⁺+2I^-═2H₂O+I₂可求得需要H₂O₂的物質的量為5.0×10^-5mol，據(jù)此求得雙氧水的體積，為了確�？吹剿{色，碘離子一定過量，雙氧水的體積大于所求的值；
（3）根據(jù)表格可以看出，實驗3與實驗1相比，KI的起始濃度小，反應時間變長，實驗4與實驗1相比，濃度都一樣，實驗4用了催化劑，反應時間變短，據(jù)此可以畫圖；
（4）催化劑能改變反應速率的原因是降低了反應的活化能，改變了反應途徑；
（5）原電池的負極上是電解本身是電子的氧化反應，充電時，電池的負極和電源的負極相接．

解答 解：（1）根據(jù)對比實驗的目的可知，實驗1、2的目的是探究H₂O₂濃度對H₂O₂+2H⁺+2I^-→2H₂O+I₂反應速率的影響，只改變雙氧水濃度，其它條件相同，則鹽酸的濃度不變，所以其體積保持不變，則n=20.0；由于實驗1所用溶液總體積為（20.0+10.0+10.0+20.0+20.0）mL，實驗2所用溶液的總體積為（20.0+m+10.0+10.0+n），由于實驗1、2所用溶液的總體積相同，n=20.0，則m=20.0，
故答案為：20.0；20.0；
（2）根據(jù)上述表格可知X的物質的量n（X）=c•V=0.01 mol•L^-1×0.01L=1.0×10^-4mol，I₂與X反應時，兩者物質的量之比為1：2，所以I₂的物質的量為5.0×10^-5mol，根據(jù)化學方程式H₂O₂+2H⁺+2I^-═2H₂O+I₂可求得需要H₂O₂的物質的量為5.0×10^-5mol，據(jù)此求得雙氧水的體積V（H₂O₂）=$\frac{5.0×1{0}^{-5}mol}{0.1mol/L}$=0.5mL，為了確�？吹剿{色，n（I₂）一定大于0.5×10ˉ⁴mol，n（H₂O₂）一定大于0.5×10ˉ⁴mol，即V（H₂O₂）＞0.5mL，
故答案為：0.5mL；
（3）由于KI、雙氧水、鹽酸均過量，則X將反應完全，實驗1、3、4中X的起始濃度相同，反應停止時X的濃度也都為0；實驗1→實驗3，僅減小碘化鉀溶液的濃度，反應速率減小，X的濃度由起始濃度減小到0的時間增大，實驗3和實驗1的起點和終點值相同，中間過程的曲線在實驗1曲線的右邊，反應的時間比實驗1長；實驗1→實驗4，其他條件相同，僅使用了催化劑，反應速率加快，X的濃度由起始濃度減小到0的時間縮短，實驗4和實驗1的起點和終點值相同，中間過程的曲線在實驗1曲線的左邊，反應的時間比實驗1少，據(jù)此可以畫圖為：，
故答案為：；
（4）硫酸鐵溶液是該反應的催化劑，能加快反應速率，原因是催化劑能降低反應的活化能，
故答案為：降低；
（5）原電池的負極反應氧化反應，正極發(fā)生還原反應，電池總反應中鋁元素由0升為+3價，發(fā)生氧化反應，說明負極的主要反應物和產(chǎn)物是Al、AlI₃，根據(jù)電解質中定向移動離子及電子、電荷、原子守恒原理，負極反應式為Al-3e^-+3I^-=AlI₃，放電時鋁電極發(fā)生氧化反應，充電時該電極上發(fā)生還原反應，鋁元素由+3降為0，由于電解池中陰極發(fā)生還原反應，則充電時鋁電極作陰極，應該與直流電源的負極相連，
故答案為：Al-3e^-+3I^-=AlI₃；負極．

點評 本題探究濃度、催化劑對反應速率的影響，在探究外界條件對反應速率的影響時，一般都保持一個變量，其他條件不變，解題時要注意對題中的信息時行加工處理，題目難度中等．