Question

【題目】NaHSO3可被過量KIO3氧化，當NaHSO3完全消耗時才有I2析出。某課題組用0.02mol/LNaHSO3溶液和0.02mol/L KIO3溶液，以及淀粉作指示劑，通過測定溶液變藍所用時間來探究影響化學反應速率的因素。

（1）寫出NaHSO3溶液與過量KIO3溶液反應生成I2的離子方程式：__________________________。

（2）調節反應物濃度和溫度進行對比實驗，記錄結果如下：

編號	NaHSO3溶液（mL）	KIO3溶液（mL）	H2O（mL）	反應溫度（℃）/	變藍時間（t/s）
①	10	15	a	10	t1
②	10	40	0	10	t2
③	10	b	0	20	t3

表中a=_________，b=_________。

（3）改變反應溫度，重復實驗③，得到溫度(T)與溶液變藍所需時間(t)的關系如下圖所示（“×××”表示超過50℃后溶液不會再變藍）。

①在30℃下，若溶液變藍時，I2的物質的量為n mol，則從反應開始至溶液變藍，IO3-的平均反應速率為_______mol·L-1·s-1(寫出表達式即可，不要化簡)。

②根據圖像，請你描述低于50℃時，溶液變藍所需時間與反應溫度的關系：__________________。

（4）將NaHSO3溶液與KIO3溶液混合(預先加入可溶性淀粉為指示劑)，用速率檢測儀檢測出起始階段反應速率逐漸增大，一段時間后反應速率又逐漸減小。課題組在排除濃度、溫度等影響因素后，對起始階段反應速率逐漸增大的原因提出如下假設，請你完成假設二：

假設一：反應生成的I2對反應起催化作用；I2濃度越大反應速率越快；

假設二：________________________________________________________；

假設三：________________________________________________________；

（5）請你設計實驗驗證上述假設一，完成下表中內容（反應速率可用測速儀測定）。

實驗方案	預期實驗現象和結論
第一步：在燒杯甲中將NaHSO3溶液與過量KIO3 溶液混合， 用測速儀測定起始時的反應速率V（甲） 第二步：在燒杯乙中________________________，測定其起始階段的相同時間內的反應速率V(乙）	若__________，則假 設一成立

Answer 1

【答案】 2IO3-+5HSO3-=5 SO42- +I2+3H++H2O 25 40 溫度低于30℃時，溫度越高，溶液變藍所需時間越短 溫度高于30℃時，溫度越高，溶液變藍所需時間越長 反應生成的H+對反應起催化作用，H+濃度越大反應速率越快反應生成的SO42-對反應起催化作用，SO42- 濃度越大反應速率越快 在燒杯乙中進行同一反應（不同的是乙燒杯中預先加入少量I2，其他反應條件均完全相同） 若V（甲）< V（乙）則假設一成立

【解析】試題分析：本題考查設計實驗方案探究外界條件對化學反應速率的影響。

（1）NaHSO3溶液與過量KIO3溶液反應生成I2，KIO3被還原為I2，NaHSO3被氧化，可寫出HSO3-+IO3-→SO42-+I2，根據得失電子守恒可配平5HSO3-+2IO3-→5SO42-+I2，結合原子守恒和電荷守恒得離子方程式為2IO3-+5HSO3-=5SO42- +I2+3H++H2O。

（2）通過比較分析，實驗①和實驗②反應溫度相同，實驗①和實驗②是探究反應物KIO3濃度對化學反應速率的影響，10+15+a=10+40，a=25。實驗②和實驗③是探究溫度對化學反應速率的影響，濃度必須相同，b=40。

（3）①根據圖像在30℃下，從反應開始到溶液變藍需要65s；若溶液變藍時，I2的物質的量為n mol，根據I守恒，消耗的IO3-物質的量為2nmol，υ（IO3-）=2nmol [（10+40）10-3L] 65s=mol·L-1·s-1。

②根據圖像，低于50℃時，溶液變藍所需時間與反應溫度的關系：溫度低于30℃時，溫度越高，溶液變藍所需時間越短；溫度高于30℃時，溫度越高，溶液變藍所需時間越長。

（4）課題組排除了濃度、溫度等影響因素，由于該反應中沒有氣體參與，所以對起始階段反應速率逐漸增大的影響因素為催化劑，沒有添加催化劑，所以起催化作用的應猜想為反應的生成物。假設一：反應生成的I2對反應起催化作用，I2濃度越大反應速率越快；假設二：反應生成的H+對反應起催化作用，H+濃度越大反應速率越快；假設三：反應生成的SO42-對反應起催化作用，SO42- 濃度越大反應速率越快。

（5）設計實驗驗證假設一，即設計實驗方案驗證I2的濃度對化學反應速率的影響。用控制變量法，乙中盛放與甲中相同的NaHSO3溶液與過量KIO3 溶液，只不過在乙中燒杯中預先加入少量I2，測定其起始階段的相同時間內的反應速率V（乙）。若V（甲）V（乙），則假設一成立。