Question

在室溫下，化學(xué)反應(yīng)I^-_（aq）+OCl^-_（aq）=OI^-_（aq）+Cl^-_（aq）的反應(yīng)物初始濃度、溶液中的氫氧根離子初始濃度及初始速率間的關(guān)系如下表所示：

實驗編號	I-的初始濃度 （mol?L-1）	OCl-的初始濃度 （mol?L-1）	OH-的初始濃度 （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

已知表中初始反應(yīng)速率與有關(guān)離子濃度關(guān)系可以表示為v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c（溫 度一定時，k為常數(shù)）
①為了實施實驗1，某同學(xué)取5mL0.02mol?L^-1碘化鉀溶液、5mL0.015mol?L^-1次氯酸鈉溶液、40mL某濃度氫氧化鈉溶液混合反應(yīng)．則該氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量濃度為

1.25

 mol?L^-1
②實驗2中，a=

4×10^-3

③設(shè)計實驗2和實驗4的目的是

探究OCl-離子對反應(yīng)速率的影響

；
④計算b、c值：b=

1

；c=

-1

⑤若實驗編號4的其它濃度不變，僅將溶液的OH^-的初始濃度變?yōu)?.1mol?L^-1，反應(yīng)的初始速率v=

7.2×10^-3

（mol?L^-1?s^-1）．

Answer 1

分析：①根據(jù)公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，聯(lián)合實驗數(shù)據(jù)1和4求出b，將b的數(shù)據(jù)代入公式并將實驗1的數(shù)據(jù)代入可得K值，將K值和b值代入實驗數(shù)據(jù)3可得C值，再根據(jù)5mL0.02mol?L^-1碘化鉀溶液、5mL0.015mol?L^-1次氯酸鈉溶液、40mL某濃度氫氧化鈉溶液進行求解；
②根據(jù)公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，聯(lián)合實驗數(shù)據(jù)1和4求出b，將b的數(shù)據(jù)代入公式并將實驗1的數(shù)據(jù)代入可得K值，將K值和b值代入實驗數(shù)據(jù)3可得C值，將實驗2的數(shù)據(jù)代入即可求解；
③根據(jù)實驗2和實驗4的數(shù)據(jù)的異同點分析；
④根據(jù)分析①可求解；
⑤將b=1，K=60，C=-1，代入得公式v=k[I^-]¹[OCl^-]^b[OH^-]^c，將實驗數(shù)據(jù)4和OH^-的初始濃度變?yōu)?.1mol?L^-1，代入即可求解．

解答：解：①將實驗1數(shù)據(jù)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設(shè)為A式，將實驗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設(shè)為B式，將AB兩式聯(lián)合組成方程組求解，可得，b=1，將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，將實驗3數(shù)據(jù)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，將b=1，K=60，代入得C=-1，取5mL0.02mol?L^-1碘化鉀溶液、5mL0.015mol?L^-1次氯酸鈉溶液、40mL某濃度氫氧化鈉溶液混合反應(yīng)，溶液的總體積為50mL，則I^-的初始濃度為C=

n

V

=

0.0001mol

0.05L

=0.002mol?L^-1，OCl^-的初始濃度C=

n

V

=

0.000075mol

0.05L

=0.0015mol?L^-1，初始速率v=1.8×10^-4mol?L^-1?s^-1，將數(shù)據(jù)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，將b=1，K=60，C=-1，代入得[OH^-]=1mol?L^-1，原氫氧化鈉溶液為40mL某濃度氫氧化鈉溶液，所以原氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量濃度為C=

n

v

=

1mol/L×0.05L

0.04L

=1.25mol?L^-1，
故答案為：1.25；
②根據(jù)①的分析知：b=1，K=60，C=-1，聯(lián)合實驗數(shù)據(jù)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，
故答案為：4×10^-3；
③根據(jù)①的解答，聯(lián)合實驗數(shù)據(jù)1和4求出b，對照實驗2和實驗4的數(shù)據(jù)的異同點，不同的數(shù)據(jù)有助于探究OCl-離子對反應(yīng)速率的影響，
故答案為：探究OCl-離子對反應(yīng)速率的影響；
④由①的解答知b=1，K=60，c=-1，故答案為：1；-1；
⑤將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，將OH^-的初始濃度變?yōu)?.1mol?L^-1，I^-的初始濃度為4×10^-3mol?L^-1，OCl^-的初始濃度為3×10^-3mol?L^-1，代入得反應(yīng)的初始速率v=7.2×10^-3mol?L^-1?s^-1，故答案為：7.2×10^-3mol?L^-1?s^-1．

點評：本題考查了反應(yīng)速率與有關(guān)離子濃度關(guān)系，須正確理解反應(yīng)速率的公式的運用，題目難度中等．