Question

2．碘在科研与生活中有重要作用，某兴趣小组用0.20mol•L^-1KI、0.4%淀粉溶液、0，20mol•L^-1K₂S₂O₈、0.010mol•L^-1Na₂S₂O₃等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响．
已知：S₂O₈^2-+2I^-=2SO₄^2-+I₂（慢）     I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2- （快）
（1）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，为确保能观察到蓝色，S₂O₃^2-与S₂O₈^2-初始的物质的量需满足的关系为：n（S₂O₈^2-）：n（S₂O₃^2-）＞1：2．
（2）如果实验中不使用Na₂S₂O₃溶液，可能存在的不足是显色时间太短，不易测量．
（3）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如表：

实验 序号	试剂体积 V/mL					显色时间 t/s
	K2S2O8溶液	KI溶液	水	Na2S2O3溶液	淀粉溶液
①	10	10	0	4	1	26.8
②	5	10	5	4	1	54.0
③	2.5	10	V1	4	1	108.2
④	10	5	5	4	1	53.8
⑤	5	7.5	7.5	4	V2	t1

表中V₁=7.5 mL，理由是保证每次实验溶液总体积相等； V₂=1 mL，理由是保证淀粉溶液的用量相同．显色时间t₁大约是72s．
（4）根据表中数据可以得出的结论是反应速率与反应物浓度成正比关系（反应物浓度越大，反应速率越快）．

Answer 1

分析 （1）慢反应中有I₂生成，使溶液变蓝色，而快反应中消耗I₂，慢反应决定反应速率，慢反应中生成I₂大于快反应中消耗的I₂，可以观察到溶液变蓝色；
（2）如果实验中不使用Na₂S₂O₃溶液，显色时间会太短不易测量；
（3）实验目的是探究反应物浓度对化学反应速率的影响，由表中①②③数据可知，KI溶液、Na₂S₂O₃溶液用量相等，应是探究K₂S₂O₈浓度对反应速率的影响，保持溶液总体积相等；②⑤中K₂S₂O₈、Na₂S₂O₃溶液用量相等，应是探究KI溶液浓度对反应速率的影响，保持其他条件一致；由①②实验可知反应速率与反应物浓度成正比关系，与显色时间成反比关系；
（4）由表中数据可知：反应物浓度越大，反应速率越快．

解答 解：（1）慢反应中有I₂生成，使溶液变蓝色，而快反应中消耗I₂，慢反应决定反应速率，当溶液中的 S₂O₃^2-或Na₂S₂O₃耗尽后，碘才能与淀粉作用显示蓝色，根据I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^- （快）可知，1mol碘需2molS₂O₃^2-，根据方程式S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂可知，生成1mol碘需为1molS₂O₈^2-，为确保能观察到蓝色，碘需有剩余，即n（S₂O₈^2-）：n（S₂O₃^2-）＞1：2，
故答案为：1：2；
（2）如果实验中不使用Na₂S₂O₃溶液，反应S₂O₈^2-+2I^-=2SO₄^2-+I₂产生的碘就会使淀粉显蓝色，时间太短不易测量，
故答案为：显色时间太短，不易测量；
（3）实验目的是探究反应物浓度对化学反应速率的影响，由表中数据可知，①②③KI溶液、Na₂S₂O₃溶液用量相等，应是探究K₂S₂O₈浓度对反应速率的影响，保持溶液总体积相等，溶液的总体积为25mL，即其他条件不变，只改变反应物K₂S₂O₈浓度，从而才达到对照实验目的，故V₁=（25-2.5-10-4-1）mL=7.5mL；实验②⑤中K₂S₂O₈、Na₂S₂O₃溶液用量相等，应是探究KI溶液浓度对反应速率的影响，淀粉的用量应保持一致，所以V₂=1mL；由①②实验可知反应速率与反应物浓度成正比关系，与显色时间成反比关系，实验②⑤中KI的浓度与显色时间的关系式为：$\frac{10}{7.5}=\frac{{t}_{1}}{54}$，t₁=72s，
故答案为：7.5；保证每次实验溶液总体积相等；1；保证淀粉溶液的用量相同；72s；
（4）实验①②③是其他条件一致，K₂S₂O₈的浓度越大，反应速率越快（成正比关系），实验①④、②⑤是其他条件一致，KI溶液的浓度越大，反应速率越快（成正比关系），由此可知：反应速率与反应物浓度成正比关系（反应物浓度越大，反应速率越快），
故答案为：反应速率与反应物浓度成正比关系（反应物浓度越大，反应速率越快）．

点评 本题考查化学反应速率影响因素的实验探究，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高频考点，控制变量法是解题的关键，考查学生灵活运用化学知识的能力，难度中等．