Question

【題目】某研究小組對碘化鉀溶液在空氣中發生氧化反應的速率進行實驗探究。

（初步探究）

示意圖	序號	溫度	試劑A	現象
	①	0°C	0.5 molL1稀硫酸	4 min 左右出現藍色
	②	20°C		1 min 左右出現藍色
	③	20°C	0.1 molL1稀硫酸	15 min 左右出現藍色
	④	20°C	蒸餾水	30 min 左右出現藍色

（1）為探究溫度對反應速率的影響，實驗②中試劑 A 應為______________。

（2）寫出實驗③中 I-反應的離子方程式：_____________________。

（3）對比實驗②③④，可以得出的結論：_______________________。

（繼續探究）溶液 pH 對反應速率的影響查閱資料：

i.pH＜11.7 時，I-能被O2 氧化為 I2。

ii.pH= 9.28 時，I2發生歧化反應：3I2 +6OH-=IO3-+5I-+3H2O，pH越大，歧化速率越快。

（4）小組同學用 4 支試管在裝有 O2 的儲氣瓶中進行實驗，裝置如圖所示。

序號	⑤	⑥	⑦	⑧
試管中溶液的 pH	8	9	10	11
放置 10 小時后的現象	出現藍色		顏色無明顯變化

分析⑦和⑧中顏色無明顯變化的原因_______。

（5）甲同學利用原電池原理設計實驗證實 pH=10 的條件下確實可以發生 I-被 O2 氧化為 I2 的反應，如圖所示，請你填寫試劑和實驗現象。

試劑1______________。 試劑2______________。實驗現象：___________________________。

（深入探究）較高溫度對反應速率的影響

小組同學分別在敞口試管和密閉試管中進行了實驗⑨和⑩。

序號	溫度	試劑	現象
⑨敞口試管	水浴 70°C	5 mL 1 molL1 KI 溶液 5 mL 0.5 molL1 稀硫酸	20 min 內仍保持無色，冷卻至室溫后滴加淀粉溶液出現藍色
⑩密閉試管			溶液迅速出現黃色，且黃色逐漸加深，冷卻至室溫后滴加淀粉溶液出現藍色

（6）對比實驗⑨和⑩的現象差異，該小組同學對實驗⑨中的現象提出兩種假設，請你補充假設 1。

假設 1：_______________。

假設 2：45°C 以上 I2 易升華，70°C 水浴時，c（I2）太小難以顯現黃色。

（7）針對假設 2 有兩種不同觀點。你若認為假設 2 成立，請推測試管⑨中“冷卻至室溫后滴加淀粉出現藍色”的可能原因_______________（寫出一條）。你若認為假設 2 不成立，請設計實驗方案證明_______________。

Answer 1

【答案】0.5 molL1稀硫酸 4I－ + O2 + 4H+ =2I2 + 2H2O 溫度相同時，KI 溶液被 O2 氧化成 I2，c(H+)越大，氧化反應速率越快 試管⑦、⑧中，pH 為 10、11 時，既發生氧化反應又發生歧化反應，因為歧化速率大于氧化速率和淀粉變色速率，所以觀察顏色無明顯變化 試劑 1：1 mol·L1 KI 溶液，滴加 1%淀粉溶液 試劑 2：pH=10 的 KOH 溶液 現象：電流表指針偏轉，左側電極附近溶液變藍(t＜30 min) 加熱使 O2 逸出，c(O2)降低，導致 I－氧化為 I2 的速率變慢 理由：KI 溶液過量（即使加熱時有 I2 升華也未用光 KI），實驗⑨冷卻室溫后過量的 KI 仍可與空氣繼續反應生成 I2，所以滴加淀粉溶液還可以看到藍色 [其他理由合理給分，如淀粉與 I2 反應非常靈敏（少量的 I2 即可以與淀粉顯色），所以實驗⑨中少量的 I2 冷卻至室溫后滴加淀粉溶液還可以看到藍色]。 水浴加熱 70℃時，用濕潤的淀粉試紙放在試管⑨的管口，若不變藍，則證明假設 2 不成立[其他方案合理給分，如水浴加熱 70℃時，用濕潤的淀粉試紙放在盛有碘水試管的管口，若不變藍，則證明假設 2 不成立]。

【解析】

某研究小組對碘化鉀溶液在空氣中發生4I－ + O2 + 4H+ =2I2 + 2H2O的氧化反應，根據實驗進行對比，探究反應溫度和稀硫酸濃度對反應速率的影響，pH= 9.28 時，I2發生歧化反應：3I2 +6OH－ = IO3－+5I－+3H2O，pH越大，歧化速率越快，整個反應主要是既發生氧化反應又發生歧化反應，根據歧化速率與氧化速率和淀粉變色速率快慢得出顏色變化；將反應設計成原電池，利用化合價升高和化合價降低來分析；在較高溫度對反應速率的實驗對比中，假設可能加熱使 O2 逸出，c(O2)降低，導致 I－氧化為 I2 的速率變慢，也可能是45℃ 以上I2 易升華，70℃ 水浴時，c(I2)太小難以顯現黃色。

（1）根據①、②為探究溫度對反應速率的影響，其他條件不變，實驗②中試劑A應為0.5 molL1稀硫酸；故答案為：0.5 molL1稀硫酸。

（2）實驗③中I－與氧氣在酸性條件下反應生成單質碘，其離子方程式4I－ + O2 + 4H+ =2I2 + 2H2O；故答案為：4I－ + O2 + 4H+ =2I2 + 2H2O。

（3）對比實驗②③④，三者溫度相同，稀硫酸濃度越大，反應速率越快，因此可以得出的結論：溫度相同時，KI溶液被O2 氧化成I2，c(H+)越大，氧化反應速率越快；故答案為：溫度相同時，KI溶液被O2 氧化成I2，c(H+)越大，氧化反應速率越快。

（4）根據題中信息及⑦和⑧中顏色無明顯變化，說明試管⑦、⑧中，pH為10、11時，既發生氧化反應又發生歧化反應，因為歧化速率大于氧化速率和淀粉變色速率，所以觀察顏色無明顯變化；故答案為：試管⑦、⑧中，pH 為 10、11 時，既發生氧化反應又發生歧化反應，因為歧化速率大于氧化速率和淀粉變色速率，所以觀察顏色無明顯變化。

（5）根據離子反應方程式4I－ + O2 + 4H+ =2I2 + 2H2O和圖中信息氧氣的通入，因此試劑 1為1 molL1 KI 溶液，滴加 1%淀粉溶液，試劑 2為pH=10的KOH溶液，因此可以看見實驗現象電流表指針偏轉，左側電極附近溶液變藍(t＜30 min)；故答案為：試劑 1：1 molL1 KI 溶液，滴加 1%淀粉溶液；試劑 2：pH=10 的 KOH 溶液；現象：電流表指針偏轉，左側電極附近溶液變藍(t＜30 min)。

（6）假設 1：加熱使 O2 逸出，c(O2)降低，導致 I－氧化為 I2 的速率變慢；故答案為：加熱使 O2 逸出，c(O2)降低，導致 I－氧化為 I2 的速率變慢。

假設 2：45℃ 以上 I2 易升華，70℃ 水浴時，c(I2)太小難以顯現黃色。

（7）針對假設2有兩種不同觀點。你若認為假設 2 成立，請推測試管⑨中“冷卻至室溫后滴加淀粉出現藍色”的可能原因KI 溶液過量(即使加熱時有I2 升華也未用光KI)，實驗⑨冷卻室溫后過量的 KI 仍可與空氣繼續反應生成 I2，所滴加淀粉溶液還可以看到藍色 [其他理由合理給分，如淀粉與 I2 反應非常靈敏(少量的 I2 即可以與淀粉顯色)，所以實驗⑨中少量的 I2 冷卻至室溫后滴加淀粉溶液還可以看到藍色]。你若認為假設2不成立，設計實驗方案是水浴加熱70℃時，用濕潤的淀粉試紙放在試管⑨的管口，若不變藍，則證明假設 2 不成立[其他方案合理給分，如水浴加熱 70℃時，用濕潤的淀粉試紙放在盛有碘水試管的管口，若不變藍，則證明假設 2 不成立]。