Question

“碘鐘”實驗中，3I^－＋S₂O₈^2-===I₃^-＋2SO₄^2-的反應速率可以用I₃^-與加入的淀粉溶液顯藍色的時間t來度量，t越小，反應速率越大。某探究性學習小組在20 ℃下進行實驗，得到 的數據如下表：

實驗編號	①	②	③	④	⑤
c(I－)/mol·L－1	0.040	0.080	0.080	0.160	0.120
c(S2O82-)/mol·L－1	0.040	0.040	0.080	0.020	0.040
t/s	88.0	44.0	22.0	44.0	t1

回答下列問題：
(1)該實驗的目的是_____________________________________________________________。
(2)顯色時間t₁＝________。
(3)溫度對該反應的反應速率的影響符合一般規律，若在40 ℃下進行編號③對應濃度的實驗，顯色時間t₂的范圍為________(填字母)。
A．<22.0 s     B．22.0～44.0 s
C．>44.0 s     D．數據不足，無法判斷
(4)通過分析比較上表數據，得到的結論是____________________________________
________________________________________________________________________。

Answer 1

（1）研究化學反應速率和反應物濃度的關系 （2）29.3   (3) A （每空2分）
(4)化學反應速率與反應物濃度的乘積成正比

試題分析：（1）根據表中數據可分析出c（I^-）、c（S₂O₃^2-）濃度越大，反應速率越快，顯藍色所需時間越少，故實驗目的應是研究反應物I^-與S₂O₈^2-的濃度對反應速率的影響，即該實驗的目的研究化學反應速率和反應物濃度的關系。
（2）對比數據組①和②，可以看到，c（S₂O₈^2-）不變，c（I^-）增大到2倍時，反應時間縮短了一半，即反應速率加快了一倍；對比數據組②和③，可以看到，c（I^-）不變，c（S₂O₈^2-）增大到2倍時，反應時間縮短了一半，即反應速率也加快了一倍；對比數據組③和④，可以看到，c（S₂O₈^2-）增大到2倍時，c（I^-）變為1/4倍時，反應時間增大了一倍，即反應速率減慢了一倍；對比數據組對比數據組①和③，可以看到，c（I^-）和c（S₂O₈^2-）均增大到2倍時，反應時間為原反應時間的1/4，即反應速率加快了4倍。可見兩個反應物的濃度和反應速率之間的數學關系是：反應物濃度每增加一倍，反應時間就減少一倍，對于兩個反應物來說都是如此，因此可得出結論：反應速率與反應物起始濃度乘積成正比。對比實驗①和⑤，實驗⑤的c（I^-）為實驗①的3倍，而c（S₂O₈^2-）保持不變，則由此可計算實驗⑤的反應時間應為實驗①反應時間的1/3，即t₁＝88s×1/3＝29.3s。
（3）升高溫度反應速率加快，所以顯藍色所需時間減少，40℃下進行編號③對應濃度的實驗，顯色時間t₂的范圍為＜22.0s，即答案選A。
（4）根據以上分析比較可得到的結論是化學反應速率與反應物濃度的乘積成正比。
點評：該題綜合性強，難點較大，對學生的要求高。本題通過陌生情景考查化學反應速、影響化學反應速率的外界因素（濃度）、學生對圖表的觀察、分析以及學生對實驗數據的分析、整理、歸納等方面的思維能力，難度較大。解決該類試題應注意：①認真審題，明確實驗目的，理解直接測量與實驗目的間的邏輯和數學關系；②理解控制變量的思想在實驗設計和數據分析中的運用。