Question

14．影响化学反应速率的因素很多，同学们用以下实验的进行探究．
（1）实验一：经研究知Cu²⁺对H₂O₂分解也具有催化作用，为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，该小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验（其它实验条件相同）．

①定性分析：如图甲可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小，比较得出结论．若图甲所示的实验中反应速率为左边＞右边，能否一定说明Fe³⁺比Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果更好否（填“能”或“否”）．其理由是两催化剂的阴离子不同 （若能说明催化效果，此空不填）．
②定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略．用简单的方法检验该装置的气密性关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，如活塞复原，则装置的气密性良好．实验中需要测量的数据是产生40ml气体所需的反应时间．
（2）实验二：高锰酸钾酸性溶液和草酸（乙二酸）溶液反应时，发现开始一段时间，反应速率较慢，溶液褪色不明显但不久突然褪色，反应速率明显加快．
①写出酸性高锰酸钾和草酸溶液反应的化学或离子方程式：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂．
②针对上述实验现象，某同学认为KMnO₄与草酸的反应是放热反应，导致溶液温度升高，反应速率加快．从影响化学反应速率的因素看，你的猜想还可能是催化剂的影响．若用实验证明你的猜想，除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液试剂外，还需要选择的试剂最合理的是B．（填序号）
A、硫酸钾     B、硫酸锰    C、水    D、氯化锰
（3）实验三：同学们对作业中的“碘钟”实验产生浓厚兴趣，做了以下深入研究，继续探究浓度对化学反应速率的影响．
查阅资料：S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂ （慢）     I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2- （快）
实验过程：向KI、Na₂S₂O₃与淀粉的混合溶液中加入一定量的K₂S₂O₈溶液，当溶液中的Na₂S₂O₃耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色．
实验均取用0.10mol•L^-1 Na₂S₂O₃溶液4.0ml，1ml淀粉溶液做指示剂，若不经计算，直接通过溶液变蓝色的时间判断浓度对反应速率的影响，下列试剂中应选择①④⑤或②④⑤（填序号）
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
如果没有选用上述5种备选试剂，而从实验室取用了4ml 0.20mol/L KI溶液，1ml 0.40mol/L K₂S₂O₈溶液进行实验，2s时溶液显蓝色，计算v（S₂O₈^2-）=0.01mol•L^-1•s^-1 mol/（L•S）．

Answer 1

分析 （1）①根据H₂O₂分解的催化作用有可能是氯离子起的作用解答即可；
②根据乙图装置来选择气密性的检查方法，该反应是通过反应速率分析的，所以根据v=$\frac{△c}{△t}$来判断；
（2）①此反应的反应物为酸性高锰酸钾和草酸溶液，生成物突然无色，说明生成锰离子，依据氧化还原反应原理书写化学反应方程式即可；
②锰离子有催化作用；要想验证锰离子的催化作用，再加入硫酸锰即可；
（3）根据KI、Na₂S₂O₃与淀粉的反应原理解答．

解答 解：（1）①由于两种催化剂的阴离子与阳离子均不同，故阴离子也可能对双氧水的分解起到催化作用，
故答案为：否；两催化剂的阴离子不同；
②结合乙图装置，该气密性的检查方法为：关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，如活塞复原，则装置的气密性良好；反应是通过反应速率分析的，根据v=$\frac{△c}{△t}$，所以，实验中需要测量的数据产生40ml气体所需的反应时间，
故答案为：关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，如活塞复原，则装置的气密性良好；产生40ml气体所需的反应时间；
（2）①酸性高锰酸钾和草酸溶液在硫酸酸化条件下生成硫酸锰、硫酸钾等，化学反应方程式为：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑，
故答案为：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑；
②KMnO₄与H₂C₂O₄反应生成硫酸锰，锰离子有催化作用，所以猜想还可能是催化剂的作用，要想验证锰离子的催化作用，在做对比实验时同时加入硫酸锰观察反应速率是否变化即可，
故答案为：催化剂；B；
（3）向KI、Na₂S₂O₃与淀粉的混合溶液中加入一定量的K₂S₂O₈溶液，先发生S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂（慢），后发生I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^- （快），当S₂O₃^2-耗尽后，碘才能与淀粉作用显示蓝色，用淀粉溶液做指示剂，通过褪色时间判断浓度与反应速率的关系，I₂应完全反应，蓝色褪去，采取控制变量法，KI的浓度不变，改变K₂S₂O₈溶液浓度，即采取①④⑤或②④⑤，S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂ （慢） I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-（快），当有蓝色出现时，快反应进行完全，
此时只发生反应：S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂ （慢）
               1                1
故有I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-（快），
     1   2
     c    $\frac{4.0×1{0}^{-3}L×0.10mol•{L}^{-1}}{（4+4+1+1）×1{0}^{-3}L}$=0.04mol/L，
故△c（I₂）=△c（S₂O₈^2-）=0.02mol/L，故v（S₂O₈^2-）=$\frac{0.02mol•{L}^{-1}}{2s}$=0.01mol•L^-1•s^-1，
故答案为：Na₂S₂O₃；①④⑤或②④⑤；0.01mol•L^-1•s^-1．

点评 本题考查了实验探究，注意探究外界条件对化学反应影响时，只能改变一个条件，其它条件必须相同，否则不能得出正确结论，化学反应速率的计算难度较大，注意反应关系和溶液的总体积．