Question

【题目】NaHSO3可被过量KIO3氧化，当NaHSO3完全消耗时才有I2析出。某课题组用0.02mol/LNaHSO3溶液和0.02mol/L KIO3溶液，以及淀粉作指示剂，通过测定溶液变蓝所用时间来探究影响化学反应速率的因素。

（1）写出NaHSO3溶液与过量KIO3溶液反应生成I2的离子方程式：__________________________。

（2）调节反应物浓度和温度进行对比实验，记录结果如下：

编号	NaHSO3溶液（mL）	KIO3溶液（mL）	H2O（mL）	反应温度（℃）/	变蓝时间（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）改变反应温度，重复实验③，得到温度(T)与溶液变蓝所需时间(t)的关系如下图所示（“×××”表示超过50℃后溶液不会再变蓝）。

①在30℃下，若溶液变蓝时，I2的物质的量为n mol，则从反应开始至溶液变蓝，IO3-的平均反应速率为_______mol·L-1·s-1(写出表达式即可，不要化简)。

②根据图像，请你描述低于50℃时，溶液变蓝所需时间与反应温度的关系：__________________。

（4）将NaHSO3溶液与KIO3溶液混合(预先加入可溶性淀粉为指示剂)，用速率检测仪检测出起始阶段反应速率逐渐增大，一段时间后反应速率又逐渐减小。课题组在排除浓度、温度等影响因素后，对起始阶段反应速率逐渐增大的原因提出如下假设，请你完成假设二：

假设一：反应生成的I2对反应起催化作用；I2浓度越大反应速率越快；

假设二：________________________________________________________；

假设三：________________________________________________________；

（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容（反应速率可用测速仪测定）。

实验方案	预期实验现象和结论
第一步：在烧杯甲中将NaHSO3溶液与过量KIO3 溶液混合， 用测速仪测定起始时的反应速率V（甲） 第二步：在烧杯乙中________________________，测定其起始阶段的相同时间内的反应速率V(乙）	若__________，则假 设一成立

Answer 1

【答案】 2IO3-+5HSO3-=5 SO42- +I2+3H++H2O 25 40 温度低于30℃时，温度越高，溶液变蓝所需时间越短 温度高于30℃时，温度越高，溶液变蓝所需时间越长 反应生成的H+对反应起催化作用，H+浓度越大反应速率越快反应生成的SO42-对反应起催化作用，SO42- 浓度越大反应速率越快 在烧杯乙中进行同一反应（不同的是乙烧杯中预先加入少量I2，其他反应条件均完全相同） 若V（甲）< V（乙）则假设一成立

【解析】试题分析：本题考查设计实验方案探究外界条件对化学反应速率的影响。

（1）NaHSO3溶液与过量KIO3溶液反应生成I2，KIO3被还原为I2，NaHSO3被氧化，可写出HSO3-+IO3-→SO42-+I2，根据得失电子守恒可配平5HSO3-+2IO3-→5SO42-+I2，结合原子守恒和电荷守恒得离子方程式为2IO3-+5HSO3-=5SO42- +I2+3H++H2O。

（2）通过比较分析，实验①和实验②反应温度相同，实验①和实验②是探究反应物KIO3浓度对化学反应速率的影响，10+15+a=10+40，a=25。实验②和实验③是探究温度对化学反应速率的影响，浓度必须相同，b=40。

（3）①根据图像在30℃下，从反应开始到溶液变蓝需要65s；若溶液变蓝时，I2的物质的量为n mol，根据I守恒，消耗的IO3-物质的量为2nmol，υ（IO3-）=2nmol [（10+40）10-3L] 65s=mol·L-1·s-1。

②根据图像，低于50℃时，溶液变蓝所需时间与反应温度的关系：温度低于30℃时，温度越高，溶液变蓝所需时间越短；温度高于30℃时，温度越高，溶液变蓝所需时间越长。

（4）课题组排除了浓度、温度等影响因素，由于该反应中没有气体参与，所以对起始阶段反应速率逐渐增大的影响因素为催化剂，没有添加催化剂，所以起催化作用的应猜想为反应的生成物。假设一：反应生成的I2对反应起催化作用，I2浓度越大反应速率越快；假设二：反应生成的H+对反应起催化作用，H+浓度越大反应速率越快；假设三：反应生成的SO42-对反应起催化作用，SO42- 浓度越大反应速率越快。

（5）设计实验验证假设一，即设计实验方案验证I2的浓度对化学反应速率的影响。用控制变量法，乙中盛放与甲中相同的NaHSO3溶液与过量KIO3 溶液，只不过在乙中烧杯中预先加入少量I2，测定其起始阶段的相同时间内的反应速率V（乙）。若V（甲）V（乙），则假设一成立。