Question

在室温下，化学反应I^-_（aq）+OCl^-_（aq）=OI^-_（aq）+Cl^-_（aq）的反应物初始浓度、溶液中的氢氧根离子初始浓度及初始速率间的关系如下表所示：

实验编号	I-的初始浓度 （mol?L-1）	OCl-的初始浓度 （mol?L-1）	OH-的初始浓度 （mol?L-1）	初始速率v （mol?L-1?s-1）
1	2×10-3	1.5×10-3	1.00	1.8×10-4
2	a	1.5×10-3	1.00	3.6×10-4
3	2×10-3	3×10-3	2.00	1.8×10-4
4	4×10-3	3×10-3	1.00	7.2×10-4

已知表中初始反应速率与有关离子浓度关系可以表示为v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c（温 度一定时，k为常数）
①为了实施实验1，某同学取5mL0.02mol?L^-1碘化钾溶液、5mL0.015mol?L^-1次氯酸钠溶液、40mL某浓度氢氧化钠溶液混合反应．则该氢氧化钠溶液物质的量浓度为

1.25

 mol?L^-1
②实验2中，a=

4×10^-3

③设计实验2和实验4的目的是

探究OCl-离子对反应速率的影响

；
④计算b、c值：b=

1

；c=

-1

⑤若实验编号4的其它浓度不变，仅将溶液的OH^-的初始浓度变为0.1mol?L^-1，反应的初始速率v=

7.2×10^-3

（mol?L^-1?s^-1）．

Answer 1

分析：①根据公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，联合实验数据1和4求出b，将b的数据代入公式并将实验1的数据代入可得K值，将K值和b值代入实验数据3可得C值，再根据5mL0.02mol?L^-1碘化钾溶液、5mL0.015mol?L^-1次氯酸钠溶液、40mL某浓度氢氧化钠溶液进行求解；
②根据公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，联合实验数据1和4求出b，将b的数据代入公式并将实验1的数据代入可得K值，将K值和b值代入实验数据3可得C值，将实验2的数据代入即可求解；
③根据实验2和实验4的数据的异同点分析；
④根据分析①可求解；
⑤将b=1，K=60，C=-1，代入得公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，将实验数据4和OH^-的初始浓度变为0.1mol?L^-1，代入即可求解．

解答：解：①将实验1数据代入公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，可得1.8×10^-4mol?L^-1?s^-1=K[0.002mol?L^-1][0.0015mol?L^-1]^b[1mol?L^-1]^c设为A式，将实验4代入公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，可得7.2×10^-4mol?L^-1?s^-1=K[0.004mol?L^-1][0.003mol?L^-1]^b[1mol?L^-1]^c设为B式，将AB两式联合组成方程组求解，可得，b=1，将b=1代入1.8×10^-4mol?L^-1?s^-1=K[0.002mol?L^-1][0.0015mol?L^-1]^b[1mol?L^-1]^c，可得K=60，将实验3数据代入公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，可得1.8×10^-4mol?L^-1?s^-1=K[0.002mol?L^-1][0.003mol?L^-1]^b[1mol?L^-1]^c，将b=1，K=60，代入得C=-1，取5mL0.02mol?L^-1碘化钾溶液、5mL0.015mol?L^-1次氯酸钠溶液、40mL某浓度氢氧化钠溶液混合反应，溶液的总体积为50mL，则I^-的初始浓度为C=

n

V

=

0.0001mol

0.05L

=0.002mol?L^-1，OCl^-的初始浓度C=

n

V

=

0.000075mol

0.05L

=0.0015mol?L^-1，初始速率v=1.8×10^-4mol?L^-1?s^-1，将数据代入公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，可得1.8

1mol/L×0.05L

0.04L

10^-4mol?L^-1?s^-1=K[0.002mol?L^-1][0.0015mol?L^-1]^b[OH^-]^c，将b=1，K=60，C=-1，代入得[OH^-]=1mol?L^-1，原氢氧化钠溶液为40mL某浓度氢氧化钠溶液，所以原氢氧化钠溶液物质的量浓度为C=

n

v

=

1mol/L×0.05L

0.04L

=1.25mol?L^-1，
故答案为：1.25；
②根据①的分析知：b=1，K=60，C=-1，联合实验数据2代入公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，可得3.6×10^-4mol?L^-1?s^-1=K[a]¹[0.0015mol?L^-1]¹[1mol?L^-1]，可得a=4×10^-3，
故答案为：4×10^-3；
③根据①的解答，联合实验数据1和4求出b，对照实验2和实验4的数据的异同点，不同的数据有助于探究OCl-离子对反应速率的影响，
故答案为：探究OCl-离子对反应速率的影响；
④由①的解答知b=1，K=60，c=-1，故答案为：1；-1；
⑤将b=1，K=60，C=-1，代入得公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，得v=60[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^-1，将OH^-的初始浓度变为0.1mol?L^-1，I^-的初始浓度为4×10^-3mol?L^-1，OCl^-的初始浓度为3×10^-3mol?L^-1，代入得反应的初始速率v=7.2×10^-3mol?L^-1?s^-1，故答案为：7.2×10^-3mol?L^-1?s^-1．

点评：本题考查了反应速率与有关离子浓度关系，须正确理解反应速率的公式的运用，题目难度中等．