Question

14．影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多，同學(xué)們用以下實驗的進行探究．
（1）實驗一：經(jīng)研究知Cu²⁺對H₂O₂分解也具有催化作用，為比較Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，該小組的同學(xué)分別設(shè)計了如圖甲、乙所示的實驗（其它實驗條件相同）．

①定性分析：如圖甲可通過觀察產(chǎn)生氣泡的快慢來比較反應(yīng)速率的大小，比較得出結(jié)論．若圖甲所示的實驗中反應(yīng)速率為左邊＞右邊，能否一定說明Fe³⁺比Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果更好否（填“能”或“否”）．其理由是兩催化劑的陰離子不同 （若能說明催化效果，此空不填）．
②定量分析：如圖乙所示，實驗時均以生成40mL氣體為準，其他可能影響實驗的因素均已忽略．用簡單的方法檢驗該裝置的氣密性關(guān)閉A處活塞，將注射器活塞拉出一定距離，一段時間后松開活塞，如活塞復(fù)原，則裝置的氣密性良好．實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生40ml氣體所需的反應(yīng)時間．
（2）實驗二：高錳酸鉀酸性溶液和草酸（乙二酸）溶液反應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)開始一段時間，反應(yīng)速率較慢，溶液褪色不明顯但不久突然褪色，反應(yīng)速率明顯加快．
①寫出酸性高錳酸鉀和草酸溶液反應(yīng)的化學(xué)或離子方程式：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂．
②針對上述實驗現(xiàn)象，某同學(xué)認為KMnO₄與草酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，導(dǎo)致溶液溫度升高，反應(yīng)速率加快．從影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素看，你的猜想還可能是催化劑的影響．若用實驗證明你的猜想，除酸性高錳酸鉀溶液、草酸溶液試劑外，還需要選擇的試劑最合理的是B．（填序號）
A、硫酸鉀     B、硫酸錳    C、水    D、氯化錳
（3）實驗三：同學(xué)們對作業(yè)中的“碘鐘”實驗產(chǎn)生濃厚興趣，做了以下深入研究，繼續(xù)探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響．
查閱資料：S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂ （慢）     I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2- （快）
實驗過程：向KI、Na₂S₂O₃與淀粉的混合溶液中加入一定量的K₂S₂O₈溶液，當(dāng)溶液中的Na₂S₂O₃耗盡后，溶液顏色將由無色變?yōu)樗{色．
實驗均取用0.10mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液4.0ml，1ml淀粉溶液做指示劑，若不經(jīng)計算，直接通過溶液變藍色的時間判斷濃度對反應(yīng)速率的影響，下列試劑中應(yīng)選擇①④⑤或②④⑤（填序號）
①5ml 0.10mol/L KI溶液  
②5ml 0.05mol/L KI溶液  
③2ml 0.05mol•L^-1 K₂S₂O₈溶液
④2ml  0.15mol•L^-1 K₂S₂O₈溶液   
⑤2ml  1.5mol•L^-1 K₂S₂O₈溶液
如果沒有選用上述5種備選試劑，而從實驗室取用了4ml 0.20mol/L KI溶液，1ml 0.40mol/L K₂S₂O₈溶液進行實驗，2s時溶液顯藍色，計算v（S₂O₈^2-）=0.01mol•L^-1•s^-1 mol/（L•S）．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)H₂O₂分解的催化作用有可能是氯離子起的作用解答即可；
②根據(jù)乙圖裝置來選擇氣密性的檢查方法，該反應(yīng)是通過反應(yīng)速率分析的，所以根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$來判斷；
（2）①此反應(yīng)的反應(yīng)物為酸性高錳酸鉀和草酸溶液，生成物突然無色，說明生成錳離子，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理書寫化學(xué)反應(yīng)方程式即可；
②錳離子有催化作用；要想驗證錳離子的催化作用，再加入硫酸錳即可；
（3）根據(jù)KI、Na₂S₂O₃與淀粉的反應(yīng)原理解答．

解答 解：（1）①由于兩種催化劑的陰離子與陽離子均不同，故陰離子也可能對雙氧水的分解起到催化作用，
故答案為：否；兩催化劑的陰離子不同；
②結(jié)合乙圖裝置，該氣密性的檢查方法為：關(guān)閉A處活塞，將注射器活塞拉出一定距離，一段時間后松開活塞，如活塞復(fù)原，則裝置的氣密性良好；反應(yīng)是通過反應(yīng)速率分析的，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$，所以，實驗中需要測量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生40ml氣體所需的反應(yīng)時間，
故答案為：關(guān)閉A處活塞，將注射器活塞拉出一定距離，一段時間后松開活塞，如活塞復(fù)原，則裝置的氣密性良好；產(chǎn)生40ml氣體所需的反應(yīng)時間；
（2）①酸性高錳酸鉀和草酸溶液在硫酸酸化條件下生成硫酸錳、硫酸鉀等，化學(xué)反應(yīng)方程式為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑，
故答案為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑；
②KMnO₄與H₂C₂O₄反應(yīng)生成硫酸錳，錳離子有催化作用，所以猜想還可能是催化劑的作用，要想驗證錳離子的催化作用，在做對比實驗時同時加入硫酸錳觀察反應(yīng)速率是否變化即可，
故答案為：催化劑；B；
（3）向KI、Na₂S₂O₃與淀粉的混合溶液中加入一定量的K₂S₂O₈溶液，先發(fā)生S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂（慢），后發(fā)生I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^- （快），當(dāng)S₂O₃^2-耗盡后，碘才能與淀粉作用顯示藍色，用淀粉溶液做指示劑，通過褪色時間判斷濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系，I₂應(yīng)完全反應(yīng)，藍色褪去，采取控制變量法，KI的濃度不變，改變K₂S₂O₈溶液濃度，即采�、佗堍莼颌冖堍荩琒₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂ （慢） I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-（快），當(dāng)有藍色出現(xiàn)時，快反應(yīng)進行完全，
此時只發(fā)生反應(yīng)：S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂ （慢）
               1                1
故有I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-（快），
     1   2
     c    $\frac{4.0×1{0}^{-3}L×0.10mol•{L}^{-1}}{（4+4+1+1）×1{0}^{-3}L}$=0.04mol/L，
故△c（I₂）=△c（S₂O₈^2-）=0.02mol/L，故v（S₂O₈^2-）=$\frac{0.02mol•{L}^{-1}}{2s}$=0.01mol•L^-1•s^-1，
故答案為：Na₂S₂O₃；①④⑤或②④⑤；0.01mol•L^-1•s^-1．

點評 本題考查了實驗探究，注意探究外界條件對化學(xué)反應(yīng)影響時，只能改變一個條件，其它條件必須相同，否則不能得出正確結(jié)論，化學(xué)反應(yīng)速率的計算難度較大，注意反應(yīng)關(guān)系和溶液的總體積．