Question

将浓度均为0.01 mol/L 的H₂O₂、H₂SO₄、KI、Na₂S₂O₃溶液及淀粉混合，一定时间后溶液变为蓝色。该实验是一种“碘钟实验”。某小组同学在室温下对该“碘钟实验”的原理进行探究。

（资料）

该“碘钟实验”的总反应：H₂O₂ +2S₂O₃^2-+2H⁺=S₄O₆^2-+2H₂O

反应分两步进行：

反应A：H₂O₂+2I^-+2H^＋=I₂+2H₂O

反应B：……

(1)反应B的离子方程式是______。对于总反应，I^-的作用相当于______。

(2)为证明反应A、B的存在，进行实验Ⅰ。

a.向酸化的H₂O₂溶液中加入试剂X的水溶液，溶液变为蓝色。

b.再向得到的蓝色溶液中加入Na₂S₂O₃溶液，溶液的蓝色褪去。

试剂X是______。

(3)为探究溶液变蓝快慢的影响因素，进行实验Ⅱ、实验Ⅲ。（溶液浓度均为0.01 mol/L）

试剂 序号   用量（mL）	H2O2 溶液	H2SO4 溶液	Na2S2O3 溶液	KI溶液 (含淀粉)	H2O
实验Ⅱ	5	4	8	3	0
实验Ⅲ	5	2	x	y	z

溶液从混合时的无色变为蓝色的时间：实验Ⅱ是30 min、实验Ⅲ是40 min。

①实验Ⅲ中，x、y、z所对应的数值分别是______。

②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ，可得出的实验结论是______。

(4)为探究其他因素对该“碘钟实验”的影响，进行实验Ⅳ。

（溶液浓度均为0.01 mol/L）

试剂 序号   用量（mL）	H2O2 溶液	H2SO4 溶液	Na2S2O3 溶液	KI溶液(含淀粉)	H2O
实验Ⅳ	4	4	9	3	0

实验过程中，溶液始终无明显颜色变化。

试结合该“碘钟实验”总反应方程式及反应A与反应B速率的相对快慢关系，解释实验Ⅳ未产生颜色变化的原因：_____________________。

Answer

I2+2S2O32-=2I-+S4O62- 催化剂 淀粉、碘化钾 8、3、2 其它条件不变，增大氢离子浓度可以加快反应速率 由于n(H2O2)∶n(Na2S2O3)<，v(A)< v(B)，所以未出现溶液变蓝的现象。

【解析】

(1)用总反应方程式减去反应A方程式，整理可得反应B的方程式；物质在反应前后质量不变，化学性质不变，这样的物质为催化剂；

(2)H2O2具有氧化性，会将KI氧化为I2，I2遇淀粉溶液变为蓝色，I2具有氧化性，会将S2O32-氧化为S4O62-，I2被还原为I-；

(3)①采用控制变量方法研究，由于H2O2的量相同，H2SO4的体积不同，因此Na2S2O3、KI溶液必须与前一个实验相同，且溶液总体积与前一个实验相同；

②变色时间越长，反应速率越慢；

(4)对比实验Ⅳ、实验II，可知溶液总体积相同，该变量是H2O2、Na2S2O3，H2O2减少，Na2S2O3增大，根据二者的物质的量的比分析判断。

(1)碘钟总反应方程式为：H2O2 +2S2O32-+2H+=S4O62-+2H2O，该反应分两步进行，反应A：H2O2+2I-+2H＋=I2+2H2O，则反应B方程式为总反应方程式减去反应A可得I2+2S2O32-=2I-+S4O62-；通过上述反应A、反应B反应可知：I-在反应前后质量不变、化学性质不变，因此在该反应中的作用是催化剂；

(2) H2O2具有氧化性，会将KI氧化为I2，I2遇淀粉溶液变为蓝色，I2具有氧化性，会将S2O32-氧化为S4O62-，I2被还原为I-。所以试剂X是KI淀粉溶液；

(3)①为便于研究，在反应中要采用控制变量方法进行研究，即只改变一个反应条件，其它条件都相同，根据表格数据可知：实验Ⅲ跟实验II比硫酸的体积减少，所以其它条件都相同，而且混合后总体积也要相同，故实验Ⅲ中，x=8，y=3，z=2；

②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ，可得出的实验结论是：在其它条件不变时，溶液的酸性越强，溶液中氢离子浓度越大，反应速率越快；

(4)对比实验II、实验Ⅳ，可知其它量没有变化，溶液总体积相同，H2O2减少，Na2S2O3增大，n(H2O2)∶n(Na2S2O3)<，结果未出现溶液变为蓝色现象，说明v(A)< v(B)，导致不能出现溶液变为蓝色现象。