Question

10．影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多，樹德中學(xué)化學(xué)社的同學(xué)用以下實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行探究．
（1）實(shí)驗(yàn)一：經(jīng)研究知Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解也具有催化作用，為比較Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解的催化效果，該小組的同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)（其它實(shí)驗(yàn)條件相同）．

①定性分析：如圖甲可通過(guò)觀察產(chǎn)生氣泡的快慢來(lái)比較反應(yīng)速率的大小，定性比較得出結(jié)論．若圖甲所示的實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)速率為左邊＞右邊，能否一定說(shuō)明Fe³⁺比Cu²⁺對(duì)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(shuō)明催化效果，此空不填）．
②定量分析：如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成40mL氣體為準(zhǔn)，其他可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略．用簡(jiǎn)單的方法檢驗(yàn)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(shí)間后松開活塞，如活塞復(fù)原，則裝置的氣密性良好．實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生40ml氣體所需的反應(yīng)時(shí)間．
（2）實(shí)驗(yàn)二：高錳酸鉀酸性溶液和草酸（乙二酸）溶液反應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)開始一段時(shí)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的化學(xué)反應(yīng)方程式：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑．
②針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，某同學(xué)認(rèn)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．
③若用實(shí)驗(yàn)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(hào)）
A、硫酸鉀     B、硫酸錳    C、水    D、氯化錳
（3）實(shí)驗(yàn)三：化學(xué)社的同學(xué)們對(duì)作業(yè)中的“碘鐘”實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚興趣，做了以下深入研究，繼續(xù)探究濃度對(duì)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(shí)驗(yàn)過(guò)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(wú)色變?yōu)樗{(lán)色．
實(shí)驗(yàn)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(jì)算，直接通過(guò)溶液變藍(lán)色的時(shí)間判斷濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，下列試劑中應(yīng)選擇①④⑤或②④⑤（填序號(hào)）
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
如該社社長(zhǎng)沒(méi)有選用上述5種備選試劑，而從實(shí)驗(yàn)室取用了4ml 0.20mol/L KI溶液，1ml 0.40mol/L K₂S₂O₈溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，2s時(shí)溶液顯藍(lán)色，計(jì)算v（S₂O₈^2-）=0.01mol•L^-1•s^-1．

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(lái)選擇氣密性的檢查方法，該反應(yīng)是通過(guò)反應(yīng)速率分析的，所以根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$來(lái)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(wú)色，說(shuō)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；③要想驗(yàn)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(yáng)離子均不同，故陰離子也可能對(duì)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(shí)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(guò)反應(yīng)速率分析的，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$，所以，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生40ml氣體所需的反應(yīng)時(shí)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(shí)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(shí)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，故答案為：催化劑；
③要想驗(yàn)證錳離子的催化作用，在做對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)同時(shí)加入硫酸錳觀察反應(yīng)速率是否變化即可，故選：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(lán)色，用淀粉溶液做指示劑，通過(guò)褪色時(shí)間判斷濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系，I₂應(yīng)完全反應(yīng)，藍(lán)色褪去，采取控制變量法，KI的濃度不變，改變K₂S₂O₈溶液濃度，即采取①④⑤或②④⑤，S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂ （慢） I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-（快），當(dāng)有藍(lán)色出現(xiàn)時(shí)，快反應(yīng)進(jìn)行完全，
此時(shí)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   $\frac{4.0mL×0.10mol/L}{4mL+4ml+1mL+1mL}$=0.04，
故△c（I₂）=△c（S₂O₈^2-）=0.02mol/L，故v（S₂O₈^2-）=$\frac{0.02mol/L}{2s}$=0.01mol•L^-1•s^-1，
故答案為：Na₂S₂O₃；①④⑤或②④⑤；0.01mol•L^-1•s^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)探究，注意探究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)影響時(shí)，只能改變一個(gè)條件，其它條件必須相同，否則不能得出正確結(jié)論，難度較大．