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）

用量(mL) 试剂序号	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）

用量(mL) 试剂序号	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 n(H2O2)：n(Na2S2O3)＜1：2，v(A)＜v(B)，所以未出现溶液变蓝的现象

【解析】

(1)该“碘钟实验”的总反应：①H2O2+2S2O32-+2H+＝S4O62-+2H2O，反应分两步进行：

反应A：②H2O2+2I-+2H+＝I2+2H2O

反应B：①-②得到，I-的作用是反应过程中的催化剂；

(2)A．向酸化的H2O2溶液中加入试剂X的水溶液，溶液变为蓝色说明验证的是碘单质，需要淀粉KI溶液，过氧化氢酸溶液中氧化碘离子生成碘单质；

B．再向得到的蓝色溶液中加入Na2S2O3溶液，溶液的蓝色褪去，证明碘单质氧化Na2S2O3溶液，发生反应I2+2S2O32-=2I-+S4O62-；

(3)①采用控制变量方法研究，由于过氧化氢的量相同，硫酸溶液体积不同，Na2S2O3溶液、KI溶液必须与前一个实验相同，切溶液总统计与前一个实验相同；

②变色时间越长反应速率越慢；

(4)对比实验Ⅱ、实验Ⅳ，可知溶液总体积相同，该变量是过氧化氢、Na2S2O3溶液，过氧化氢减少，Na2S2O3增大，结合二者物质的量之比分析判断。

(1)该“碘钟实验”的总反应：①H2O2+2S2O32-+2H+＝S4O62-+2H2O，

反应分两步进行：反应A：②H2O2+2I-+2H+＝I2+2H2O

用总反应方程式减去反应A方程式，可得反应B方程式：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，可见，对于总反应，I-的作用相当于催化剂；

(2)过氧化氢具有氧化性会将KI氧化为碘单质，碘单质遇到淀粉变蓝色，碘单质具有氧化性，可以氧化Na2S2O3溶液，发生反应I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，碘单质被还原为I-，则试剂X为KI、淀粉溶液；

(3)①为了方便研究在反应中要采取控制变量方法进行研究，即只改变一个反应条件，其它条件相同，依据表格数据可知，实验Ⅲ跟实验Ⅱ比硫酸体积减少，所以其它条件都要相同，而且混合后总体积也要相同，故实验Ⅲ中，x、y、z所对应的数值分别是：8、3、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，溶液酸性越强，氢离子浓度越大，增大氢离子浓度可以加快反应速率；

(4)对比实验Ⅱ、实验Ⅳ，可知溶液总体积相同，该变量是过氧化氢、Na2S2O3溶液，过氧化氢减少，Na2S2O3增大，由于n(H2O2)：n(Na2S2O3)＜1：2，v(A)＜v(B)，所以未出现溶液变蓝的现象。