Question

已知：將KI、鹽酸、試劑X和淀粉四種溶液混合，無(wú)反應(yīng)發(fā)生。若再加入雙氧水，將發(fā)生反應(yīng)：H₂O₂+2H⁺+2I^—→2H₂O+I₂，且生成的I₂立即與試劑X反應(yīng)而被消耗。一段時(shí)間后，試劑X將被反應(yīng)生成的I₂完全消耗。由于溶液中的I^—繼續(xù)被H₂O₂氧化，生成的I₂與淀粉作用，溶液立即變藍(lán)。因此，根據(jù)試劑X的量、滴入雙氧水至溶液變藍(lán)所需的時(shí)間，即可推算反應(yīng)H₂O₂+2H⁺+2I^—→2H₂O+I₂的反應(yīng)速率。
下表為某同學(xué)依據(jù)上述原理設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)記錄（各實(shí)驗(yàn)均在室溫條件下進(jìn)行）：

編號(hào)	往燒杯中加入的試劑及其用量（mL）					催化劑	開(kāi)始變藍(lán)時(shí)間（min）
	0.1 mol·Lˉ1 KI溶液	H2O	0.01 mol·Lˉ1 X溶液	0.1 mol·Lˉ1 雙氧水	1 mol·Lˉ1 稀鹽酸
1	20.0	10.0	10.0	20.0	20.0	無(wú)	1.4
2	20.0	m	10.0	10.0	n	無(wú)	2.8
3	10.0	20.0	10.0	20.0	20.0	無(wú)	2.8
4	20.0	10.0	10.0	20.0	20.0	5滴Fe2(SO4)3	0.6

 
（1）已知：實(shí)驗(yàn)1、2的目的是探究H₂O₂濃度對(duì)H₂O₂+2H⁺+2I^—→2H₂O+I₂反應(yīng)速率的影響。實(shí)驗(yàn)2中m=            ，n=              。
（2）已知，I₂與X反應(yīng)時(shí)，兩者物質(zhì)的量之比為1∶2。按面表格中的X和KI的加入量，加入V（H₂O₂）>________，才確�？吹剿{(lán)色。
（3）實(shí)驗(yàn)1，濃度c(X)~ t的變化曲線(xiàn)如圖，若保持其它條件不變，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡坐標(biāo)圖中，分別畫(huà)出實(shí)驗(yàn)3、實(shí)驗(yàn)4，c(X)~ t的變化曲線(xiàn)圖（進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)注）。

（4）實(shí)驗(yàn)3表明：硫酸鐵能提高反應(yīng)速率。催化劑能加快反應(yīng)速率是因?yàn)榇呋瘎?u>      (填“提高”或“降低”)了反應(yīng)活化能。
（5）環(huán)境友好型鋁—碘電池已研制成功，已知電池總反應(yīng)為：2Al（s）+3I₂（s）2AlI₃（s）。含I^—傳導(dǎo)有機(jī)晶體合成物作為電解質(zhì)，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為：______________________________，充電時(shí)Al連接電源的___________極。

Answer 1

（16分）  
（1）20.0，20.0  （各2分，共4分）
（2）0.5mL（2分）
（3）畫(huà)圖（共4分，標(biāo)注2分）

（4）降低（2分） 
（5）Al—3e^— +3I^— =" Al" I₃    負(fù)極 （各2分，共4分）

解析試題分析：（1）根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的目的可知，只改變雙氧水濃度，其它條件相同，則鹽酸的濃度不變，所以其體積保持不變，則n=20.0；由于實(shí)驗(yàn)1所用溶液總體積為(20.0+10.0+10.0+20.0+20.0)mL，實(shí)驗(yàn)2所用溶液的總體積為(20.0+m+10.0+10.0+n)，由于實(shí)驗(yàn)1、2所用溶液的總體積相同，n=20.0，則m=20.0；（2）由于n=c?V，則n(X)= 0.01 mol·Lˉ¹×10.0×10ˉ³L =10ˉ⁴mol；由于I₂與X反應(yīng)時(shí)，兩者物質(zhì)的量之比為1∶2，則n(I₂)=0.5×10ˉ⁴mol，為了確保看到藍(lán)色，n(I₂)一定大于0.5×10ˉ⁴mol；由于n(I^—)= 0.1 mol·Lˉ¹×10.0×10ˉ³L =10ˉ³mol，則碘離子一定過(guò)量，過(guò)氧化氫完全反應(yīng)，H₂O₂+2H⁺+2I^—→2H₂O+I₂中過(guò)氧化氫與I₂的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，為了確保看到藍(lán)色，n(H₂O₂)一定大于0.5×10ˉ⁴mol；由于V=n/c，則V(H₂O₂)>0.5×10ˉ⁴mol÷0.1 mol·Lˉ¹，即V(H₂O₂)>0.5mL；（3）畫(huà)圖要點(diǎn)：由于KI、雙氧水、鹽酸均過(guò)量，則X將反應(yīng)完全，實(shí)驗(yàn)1、3、4中X的起始濃度相同，反應(yīng)停止時(shí)X的濃度也都為0；實(shí)驗(yàn)1→實(shí)驗(yàn)3，僅減小碘化鉀溶液的濃度，反應(yīng)速率減小，X的濃度由起始濃度減小到0的時(shí)間增大，實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)1的起點(diǎn)和終點(diǎn)值相同，中間過(guò)程的曲線(xiàn)在實(shí)驗(yàn)1曲線(xiàn)的右邊，反應(yīng)的時(shí)間比實(shí)驗(yàn)1長(zhǎng)；實(shí)驗(yàn)1→實(shí)驗(yàn)4，其他條件相同，僅使用了催化劑，反應(yīng)速率加快，X的濃度由起始濃度減小到0的時(shí)間縮短，實(shí)驗(yàn)4和實(shí)驗(yàn)1的起點(diǎn)和終點(diǎn)值相同，中間過(guò)程的曲線(xiàn)在實(shí)驗(yàn)1曲線(xiàn)的左邊，反應(yīng)的時(shí)間比實(shí)驗(yàn)1少；（4）硫酸鐵溶液是該反應(yīng)的催化劑，能加快反應(yīng)速率，原因是催化劑能降低反應(yīng)的活化能；（5）原電池的負(fù)極反應(yīng)氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電池總反應(yīng)中鋁元素由0升為+3價(jià)，發(fā)生氧化反應(yīng)，說(shuō)明負(fù)極的主要反應(yīng)物和產(chǎn)物是Al、AlI₃，根據(jù)電解質(zhì)中定向移動(dòng)離子及電子、電荷、原子守恒原理，負(fù)極反應(yīng)式為Al—3e^— +3I^— =" Al" I₃；放電時(shí)鋁電極發(fā)生氧化反應(yīng)，充電時(shí)該電極上發(fā)生還原反應(yīng)，鋁元素由+3降為0，由于電解池中陰極發(fā)生還原反應(yīng)，則充電時(shí)鋁電極作陰極，應(yīng)該與直流電源的負(fù)極相連。
考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)原理，涉及濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響、物質(zhì)的量濃度的有關(guān)計(jì)算、對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、物質(zhì)的量在化學(xué)或離子方程式計(jì)算中的應(yīng)用、畫(huà)出濃度和催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響圖像、催化劑影響反應(yīng)速率的原因、原電池和電解原理等。