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?L-1 KI溶液	H2O	0.01 mol?L-1 X 溶液	0.1 mol?L-1 雙氧水	1 mol?L-1 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）實(shí)驗(yàn)1、3的目的是

 

；實(shí)驗(yàn)1、4的目的是

 

（3）已知，I₂與X反應(yīng)時(shí)，兩者物質(zhì)的量之比為1：2．按上面表格中的X和KI的加入量，加入V（H₂O₂）＞

 

 mL，才確�？吹剿{(lán)色．實(shí)驗(yàn)3從開(kāi)始至反應(yīng)進(jìn)行到2.8min時(shí)，此段時(shí)間內(nèi)H₂O₂+2H⁺+2I^-═2H₂O+I₂反應(yīng)速率v（I^-）=

 

（保留兩位有效數(shù)字）．
（4）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）．
（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．
（6）綠色化制氫技術(shù)是現(xiàn)代能源工業(yè)的方向，將生物質(zhì)（以C計(jì)）與水蒸氣反應(yīng)制取H₂．氣化爐相關(guān)反應(yīng)如下表所示：

氣化爐中產(chǎn)生H2

通入水蒸氣，主要化學(xué)反應(yīng)： ①C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g） △H=+131.6kJ mol-1 ②CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g） △H=-41.2kJ mol-1 ③CaO（s）+CO2（g）═CaCO3（s） △H=-178.3kJ mol-1

氣化爐中總反應(yīng)：C（s）+2H₂O（g）+CaO（s）═CaCO₃（s）+2H₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)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)速率的影響判斷m、n；
（2）對(duì)比實(shí)驗(yàn)1、3可以看出，兩組實(shí)驗(yàn)只有KI的濃度不一樣，其它條件都一樣，最后測(cè)出反應(yīng)時(shí)間不一樣，所以實(shí)驗(yàn)1、3的目的是探究KI濃度對(duì)H₂O₂+2H⁺+2I^-=2H₂O+I₂反應(yīng)速率的影響；對(duì)比實(shí)驗(yàn)1、4可以看出，實(shí)驗(yàn)4比實(shí)驗(yàn)1多了催化劑，其它條件都一樣，最后測(cè)出反應(yīng)時(shí)間不一樣，所以實(shí)驗(yàn)1、4的目的是探究催化劑對(duì)H₂O₂+2H⁺+2I^-=2H₂O+I₂反應(yīng)速率的影響，據(jù)此答題；
（3）根據(jù)上述表格可知X的物質(zhì)的量為0.01 mol?L^-1×0.01L=1.0×10^-4mol，所以I₂的物質(zhì)的量為5.0×10^-5mol?，根據(jù)化學(xué)方程式H₂O₂+2H⁺+2I^-═2H₂O+I₂可求得需要H₂O₂的物質(zhì)的量為5.0×10^-5mol，據(jù)此求得雙氧水的體積；先計(jì)算v（x）速率，再根據(jù)速率之間關(guān)系得出v（I^-）速率；
（4）根據(jù)表格可以看出，實(shí)驗(yàn)3與實(shí)驗(yàn)1相比，KI的起始濃度小，反應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)4與實(shí)驗(yàn)1相比，濃度都一樣，實(shí)驗(yàn)4用了催化劑，反應(yīng)時(shí)間變短，據(jù)此可以畫(huà)圖；
（5）原電池的負(fù)極上是電解本身是電子的氧化反應(yīng)，充電時(shí)，電池的負(fù)極和電源的負(fù)極相接；
（6）根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)熱．

解答： 解：（1）由于實(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，所以除了雙氧水的濃度不同外，氣體其它條件完全相同，所以m=20.0，n=20.0，
故答案為：20.0；20.0；
（2）對(duì)比實(shí)驗(yàn)1、3可以看出，兩組實(shí)驗(yàn)只有KI的濃度不一樣，其它條件都一樣，最后測(cè)出反應(yīng)時(shí)間不一樣，所以實(shí)驗(yàn)1、3的目的是探究KI濃度對(duì)H₂O₂+2H⁺+2I^-=2H₂O+I₂反應(yīng)速率的影響；對(duì)比實(shí)驗(yàn)1、4可以看出，實(shí)驗(yàn)4比實(shí)驗(yàn)1多了催化劑，其它條件都一樣，最后測(cè)出反應(yīng)時(shí)間不一樣，所以實(shí)驗(yàn)1、4的目的是探究催化劑對(duì)H₂O₂+2H⁺+2I^-=2H₂O+I₂反應(yīng)速率的影響，
故答案為：探究KI濃度對(duì)H₂O₂+2H⁺+2I^-=2H₂O+I₂反應(yīng)速率的影響；探究催化劑對(duì)H₂O₂+2H⁺+2I^-=2H₂O+I₂反應(yīng)速率的影響；
（3）根據(jù)上述表格可知X的物質(zhì)的量為0.01 mol?L^-1×0.01L=1.0×10^-4mol，所以I₂的物質(zhì)的量為5.0×10^-5mol，根據(jù)化學(xué)方程式H₂O₂+2H⁺+2I^-═2H₂O+I₂可求得需要H₂O₂的物質(zhì)的量為5.0×10^-5mol，據(jù)此求得雙氧水的體積為

5.0×10-5mol

0.1mol/L

=0.5ml；v（X）=

0.01mol/L×0.01L

0.08L×2.8min

=4.5×10^-4mol/（L?min）
2I-→I₂  1molI₂消耗2molX，所以v（I^-）=v（X）=4.5×10^-4mol/（L?min）；
故答案為：0.5； 4.5×10^-4mol/（L?min）．
（4）根據(jù)表格可以看出，實(shí)驗(yàn)3與實(shí)驗(yàn)1相比，KI的起始濃度小，反應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)4與實(shí)驗(yàn)1相比，濃度都一樣，實(shí)驗(yàn)4用了催化劑，反應(yīng)時(shí)間變短，據(jù)此可以畫(huà)圖故答案為：；
（5）原電池的負(fù)極上是電解本身是電子的氧化反應(yīng)，充電時(shí)，電池的負(fù)極和電源的負(fù)極相接；
故答案為：Al-3e^-+3I^-=AlI₃，負(fù)極；
（6）已知：①C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6kJ?mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ?mol^-1
③CaO（s）+CO₂（g）=CaCO₃（s）△H=-178.3kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①+②+③得C（s）+2H₂O（g）+CaO（s）=CaCO₃（s）+2H₂（g），
故△H=+131.6kJ?mol^-1+（-41.2kJ?mol^-1）+（-178.3kJ?mol^-1）=-87.9kJ?mol^-1，
故答案為：-87.9．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了蓋斯定律、濃度和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響、原電池的工作原理等知識(shí)，中等難度，解題時(shí)要注意對(duì)題中的信息時(shí)行加工處理，對(duì)能力考查有一定的要求．