Question

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

（初步探究）

示意圖	序號	溫度	試劑A	現象
	①	0°C	0.5 molL1稀硫酸	4 min 左右出現藍色
	②	20°C		1 min 左右出現藍色
	③	20°C	0.1 molL1稀硫酸	15 min 左右出現藍色
	④	20°C	蒸餾水	30 min 左右出現藍色

（1）為探究溫度對反應速率的影響，實驗②中試劑 A 應為______________。

（2）寫出實驗③中 I-反應的離子方程式：_____________________。

（3）對比實驗②③④，可以得出的結論：_______________________。

（繼續(xù)探究）溶液 pH 對反應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：3I2 +6OH-=IO3-+5I-+3H2O，pH越大，歧化速率越快。

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

序號	⑤	⑥	⑦	⑧
試管中溶液的 pH	8	9	10	11
放置 10 小時后的現象	出現藍色		顏色無明顯變化

分析⑦和⑧中顏色無明顯變化的原因_______。

（5）甲同學利用原電池原理設計實驗證實 pH=10 的條件下確實可以發(fā)生 I-被 O2 氧化為 I2 的反應，如圖所示，請你填寫試劑和實驗現象。

試劑1______________。 試劑2______________。實驗現象：___________________________。

（深入探究）較高溫度對反應速率的影響

小組同學分別在敞口試管和密閉試管中進行了實驗⑨和⑩。

序號	溫度	試劑	現象
⑨敞口試管	水浴 70°C	5 mL 1 molL1 KI 溶液 5 mL 0.5 molL1 稀硫酸	20 min 內仍保持無色，冷卻至室溫后滴加淀粉溶液出現藍色
⑩密閉試管			溶液迅速出現黃色，且黃色逐漸加深，冷卻至室溫后滴加淀粉溶液出現藍色

（6）對比實驗⑨和⑩的現象差異，該小組同學對實驗⑨中的現象提出兩種假設，請你補充假設 1。

假設 1：_______________。

假設 2：45°C 以上 I2 易升華，70°C 水浴時，c（I2）太小難以顯現黃色。

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

Answer 1

【答案】0.5 molL1稀硫酸 4I－ + O2 + 4H+ =2I2 + 2H2O 溫度相同時，KI 溶液被 O2 氧化成 I2，c(H+)越大，氧化反應速率越快 試管⑦、⑧中，pH 為 10、11 時，既發(fā)生氧化反應又發(fā)生歧化反應，因為歧化速率大于氧化速率和淀粉變色速率，所以觀察顏色無明顯變化 試劑 1：1 mol·L1 KI 溶液，滴加 1%淀粉溶液 試劑 2：pH=10 的 KOH 溶液 現象：電流表指針偏轉，左側電極附近溶液變藍(t＜30 min) 加熱使 O2 逸出，c(O2)降低，導致 I－氧化為 I2 的速率變慢 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)反應生成 I2，所以滴加淀粉溶液還可以看到藍色 [其他理由合理給分，如淀粉與 I2 反應非常靈敏（少量的 I2 即可以與淀粉顯色），所以實驗⑨中少量的 I2 冷卻至室溫后滴加淀粉溶液還可以看到藍色]。 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 2 不成立[其他方案合理給分，如水浴加熱 70℃時，用濕潤的淀粉試紙放在盛有碘水試管的管口，若不變藍，則證明假設 2 不成立]。

【解析】

某研究小組對碘化鉀溶液在空氣中發(fā)生4I－ + O2 + 4H+ =2I2 + 2H2O的氧化反應，根據實驗進行對比，探究反應溫度和稀硫酸濃度對反應速率的影響，pH= 9.28 時，I2發(fā)生歧化反應：3I2 +6OH－ = IO3－+5I－+3H2O，pH越大，歧化速率越快，整個反應主要是既發(fā)生氧化反應又發(fā)生歧化反應，根據歧化速率與氧化速率和淀粉變色速率快慢得出顏色變化；將反應設計成原電池，利用化合價升高和化合價降低來分析；在較高溫度對反應速率的實驗對比中，假設可能加熱使 O2 逸出，c(O2)降低，導致 I－氧化為 I2 的速率變慢，也可能是45℃ 以上I2 易升華，70℃ 水浴時，c(I2)太小難以顯現黃色。

（1）根據①、②為探究溫度對反應速率的影響，其他條件不變，實驗②中試劑A應為0.5 molL1稀硫酸；故答案為：0.5 molL1稀硫酸。

（2）實驗③中I－與氧氣在酸性條件下反應生成單質碘，其離子方程式4I－ + O2 + 4H+ =2I2 + 2H2O；故答案為：4I－ + O2 + 4H+ =2I2 + 2H2O。

（3）對比實驗②③④，三者溫度相同，稀硫酸濃度越大，反應速率越快，因此可以得出的結論：溫度相同時，KI溶液被O2 氧化成I2，c(H+)越大，氧化反應速率越快；故答案為：溫度相同時，KI溶液被O2 氧化成I2，c(H+)越大，氧化反應速率越快。

（4）根據題中信息及⑦和⑧中顏色無明顯變化，說明試管⑦、⑧中，pH為10、11時，既發(fā)生氧化反應又發(fā)生歧化反應，因為歧化速率大于氧化速率和淀粉變色速率，所以觀察顏色無明顯變化；故答案為：試管⑦、⑧中，pH 為 10、11 時，既發(fā)生氧化反應又發(fā)生歧化反應，因為歧化速率大于氧化速率和淀粉變色速率，所以觀察顏色無明顯變化。

（5）根據離子反應方程式4I－ + O2 + 4H+ =2I2 + 2H2O和圖中信息氧氣的通入，因此試劑 1為1 molL1 KI 溶液，滴加 1%淀粉溶液，試劑 2為pH=10的KOH溶液，因此可以看見實驗現象電流表指針偏轉，左側電極附近溶液變藍(t＜30 min)；故答案為：試劑 1：1 molL1 KI 溶液，滴加 1%淀粉溶液；試劑 2：pH=10 的 KOH 溶液；現象：電流表指針偏轉，左側電極附近溶液變藍(t＜30 min)。

（6）假設 1：加熱使 O2 逸出，c(O2)降低，導致 I－氧化為 I2 的速率變慢；故答案為：加熱使 O2 逸出，c(O2)降低，導致 I－氧化為 I2 的速率變慢。

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

（7）針對假設2有兩種不同觀點。你若認為假設 2 成立，請推測試管⑨中“冷卻至室溫后滴加淀粉出現藍色”的可能原因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)反應生成 I2，所滴加淀粉溶液還可以看到藍色 [其他理由合理給分，如淀粉與 I2 反應非常靈敏(少量的 I2 即可以與淀粉顯色)，所以實驗⑨中少量的 I2 冷卻至室溫后滴加淀粉溶液還可以看到藍色]。你若認為假設2不成立，設計實驗方案是水浴加熱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 2 不成立[其他方案合理給分，如水浴加熱 70℃時，用濕潤的淀粉試紙放在盛有碘水試管的管口，若不變藍，則證明假設 2 不成立]。