高中化学探究影响化学反应速率的因素实验题

某探究小组同学用金属铝分别与稀盐酸或稀硫酸反应的方法研究金属与不同酸反应的差异及影响反应速率的因素．
实验药品：2.0moL/L盐酸、4.0mol/L盐酸、2.0mol/L硫酸、4.0mol/L硫酸，质量和相同的铝片和铝粉（金属表面氧化膜都已除去）；每次实验各种酸的用量均为50.0mL，金属用量均为9.0g．
（Ⅰ）甲同学用铝片分别和稀盐酸、稀硫酸反应，实验及其现象如下：

反应进程（分钟）	1	2	5	15	20
4.0mol/L盐酸	少量气泡	较多气泡	大量气泡	反应剧烈	反应结束
2.0mol/L硫酸	无明显现象	极少量气泡	少量气泡
4.0mol/L硫酸	无明显现象	少量气泡	有比较连续的气泡

请回答：
（1）写出铝与盐酸反应的离子方程式                      ．
（2）反应1～15min内，铝与盐酸的反应速率逐渐加快，其原因是                     ．
（3）以上探究铝与稀盐酸、稀硫酸反应速率有差异，你认为其原因有哪些可能？请提出你的假设（写出2种可能）：
（Ⅱ）（1）乙同学设计了如下影响反应速率因素的实验（温度控制为25℃和35℃）．请你根据实验目的帮助该同学完成以下实验设计表（用量：酸均为50.0mL、铝为9.0g过量）：

实验目的	实验 编号	温度	金属铝 形态	盐酸浓度 /mol·L^﹣1
1 实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响； 2实验①和③探究温度对该反应速率的影响； 3实验①和④探究金属规格（铝片、铝粉）对该反应速率的影响．	①	25˚C	铝片	4.0
②
③
④

 

某化学小组为比较盐酸和醋酸的酸性，设计了如下实验方案。装置如图(夹持仪器略)：

实验方案：在两试管中分别加入过量镁条，同时将两注射器中的溶液注入相应试管中，观察产生氢气的速率和体积。
（1）盐酸与镁反应的离子方程式为____________________。
（2）在上述实验方案中有一明显欠缺，该欠缺是____________。
（3）在欠缺已经得到改正的方案下，反应起始时，产生氢气的速率关系应是____________；最终产生氢气体积的关系应是_______________。
（4）实验中产生的氢气体积比理论值高，可能原因是_______________________。
（5）通过比较起始反应的速率可以得出的结论是______________。
（6）除上述方法外，还可以通过其他方向比较盐酸和醋酸的酸性，请写出其中的一种方法_________。

【化学──选修2：化学与技术】

以黄铁矿（主要成分是FeS₂）为原料生产硫酸的工艺流程图如下：

（1）依据工艺流程图判断下列说法不正确的是（选填序号字母）___________。

A．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎

B．过量空气能提高SO2的转化率

C．排出的矿渣可供炼铁

D．使用催化剂能提高SO2的化学反应速率和转化率

E．设备I生成的气体经净化的主要目的是防止催化剂中毒
F．热交换器的目的是使SO₂的热量传递给SO₃，有利于SO₂的氧化和SO₃的吸收
（2）设备Ⅰ的名称为          ，燃烧黄铁矿的化学方程式为                  。
（3）设备Ⅱ为接触室，采用常压而不采用高压的原因是                   。在生产中，为提高催化剂效率采取的措施有                         。
（4）设备Ⅲ为吸收塔，从顶部喷淋              吸收SO₃，得到              ，不用水吸收SO₃是为了                        。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是              。
（5）吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO₂和铵盐。SO₂既可作为原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br₂。SO₂吸收Br₂的离子方程式是              。

根据我国目前汽车业发展速度,预计2020年汽车保有量超过2亿辆,中国已成为全球最大的汽车市场。因此，如何有效处理汽车排放的尾气，是需要进行研究的一项重要课题。目前，汽车厂商常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO₂和N₂，化学方程式如下：2NO＋2CO2CO₂＋N₂。为研究如何提高该转化过程反应速率，某课题组进行了以下实验探究。
【资料查阅】①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
②使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。
（1）完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验 编号	实验目的	T/℃	NO初始浓度 mol/L	CO初始浓度 mol/L	同种催化剂 的比表面积m^2/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.50×10^-3	4. 00×10^-3	80
Ⅱ	①	②	③	④	120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	⑤	⑥	80

【图像分析与结论】利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图，如下：

（2）计算第Ⅰ组实验中，达平衡时NO的浓度为__________________；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，汽车尾气转化速率_____________（填“增大”、“减小”、“无影响”）；

已知25℃、101 kPa下，稀的强酸与强碱溶液反应的中和热为57.3 kJ/mol。
（1）写出表示稀硫酸与稀烧碱溶液发生反应的中和热的热化学方程式：                        。
（2）学生甲用稀硫酸与稀烧碱溶液测定中和热装置如图。

①实验时所需的玻璃仪器除烧杯、量筒外还需：                             。
②该装置中有一处错误是：                     ，如果用该错误装置测定，结果会     （填“偏
高”“偏低”“无影响”）
③如果，该生用50 mL 0.25 mol/L的稀硫酸与50 mL 0.55 mol/L的稀烧碱溶液，他用试剂的用量的理
由是：                                                       。在该实验中需要测定某种数据，
完成一次实验，需要测定该数据的次数为    次。
（3）学生乙用2 mol/L的硫酸来测定与锌粒和锌粉反应的快慢，设计如图（Ⅰ）装置：
              
图Ⅰ                        图Ⅱ
①该生两次实验测定时间均设定为10 min，那么他还要测定的另一个数据是：
                                                                        。
②如果将图Ⅰ装置中的气体收集装置改为图Ⅱ，实验完毕待冷却后，该生准备读取滴定管上液面所处的刻度数，发现滴定管中液面高于干燥管中液面，应先采取的操作是：                             。③该实验结果中，你估计与酸反应较快的是       。

某酸性工业废水中含有K₂Cr₂O₇。光照下，草酸能将其中的Cr₂O₇^2-转化为Cr³⁺。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al₂Fe(SO₄)₄·24H₂O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
（1）在25°C下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，作对比实验，完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验编号	初始pH	废水样品体积/mL	草酸溶液体积/mL	蒸馏水体积/mL
①	4	60	10	30
②	5	60	10	30
③	5	60

测得实验①和②溶液中的Cr₂O₇^2-浓度随时间变化关系如图所示。

（2）上述反应后草酸被氧化为        （填化学式）。
（3）实验①和②的结果表明                         ；
实验①中0~t₁时间段反应速率（Cr³⁺）=        mol/(L·min) (用代数式表示)。
（4）该课题组队铁明矾[Al₂Fe(SO₄)₄·24H₂O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：Fe²⁺起催化作用；
假设二：             ；
假设三：             ；
…………
（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。（除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K₂SO₄、FeSO₄、K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·2H₂O、Al₂(SO₄)₃等。溶液中Cr₂O₇^2-的浓度可用仪器测定）

实验方案（不要求写具体操作过程）	预期实验结果和结论

用酸性KMnO₄和H₂C₂O₄（草酸）反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为：2MnO₄^-＋5H₂C₂O₄＋6H^＋＝2Mn^2＋＋10CO₂↑＋8H₂O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO₂的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下（KMnO₄溶液已酸化）：

实验序号	A溶液	B溶液
①	20 mL 0.1 mol·L^－1H2C2O4溶液	30 mL 0.01 mol·L^－1KMnO4溶液
②	20 mL 0.2 mol·L^－1H2C2O4溶液	30 mL 0.01 mol·L^－1KMnO4溶液

（1） 该实验探究的是               因素对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO₂的体积大小关系是①       ②（填“＞”、“＜”或“=”）。
（2） 若实验①在2 min末收集了4.48 mL CO₂（标准状况下），则在2 min末，c(MnO₄^-)＝_______mol·L^-1。（假设混合溶液体积为50 mL）
（3） 除通过测定一定时间内CO₂的体积来比较反应速率，本实验还可通过测定                    来比较化学反应速率。
（4） 小组同学发现反应速率总是如下图，其中t₁～t₂时间内速率变快的主要原因可能是：

①产物Mn^2＋是反应的催化剂、②                                                。

下图为制取乙酸乙酯的实验装置图。回答下列问题：

揭示实验原理
乙酸与乙醇在催化剂存在的条件下加热可以发生反应生成乙酸乙酯。请用氧同位素示踪法写出乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式______________________。
能否用氢同位素示踪法揭示酯化反应原理？ _______（选填“能”或“不能”），原因是___________________。
反应温度确定：
合成乙酸乙酯的反应为放热反应。实验表明，反应温度应控制在85℃左右为宜。回答：
实验温度不宜低于85℃左右的原因是__________________________________________；
实验温度不宜高于85℃左右的原因是__________________________________________；
实验装置的比较：
利用右图装置制备乙酸乙酯，这种装置与教材装置相比较突出的优点是___________。
酯层厚度的标示：
为更好地测定酯层厚度，可预先向饱和Na₂CO₃溶液中滴加1滴____试液，现象是___________。

(本题16分)一学习小组利用下图所示装置，对某含少量Fe的废铜屑进行铜含量的测定，并探究利用其制备硫酸铜溶液。

（1）向A中加入10g废铜屑样品，关闭弹簧夹，打开B活塞向A注入足量稀硫酸后关闭。①此时装置C中产生的现象是                                               。    
②反应进行到A中不再产生气泡时，若C中收集到448mL（已换算成标准状况）气体，则该废铜屑中铜的质量百分含量为           。
（2）接下来使Cu完全溶解的操作是：
① 拆除C、D装置后，打开弹簧夹
②____________________________________________________________________
（3）为使A中固体加快溶解速率，以下方法运用合理的是            。
a．对A装置加热           b．向A内加入少量Fe₂O₃   
c．向A内加入少量CuO     d．增大空气通入量  
e．向A内加入少量FeSO₄     f．向A内加入少量H₂O
（4）将A中溶液倒入烧杯内，加入Cu₂(OH)₂CO₃将其调节至pH=4时，溶液中铁元素被完全沉淀，过滤后即得红褐色沉淀与硫酸铜溶液。
①此过程的离子反应方程式是                                                       。
②检验溶液中铁元素是否被完全沉淀最好的方法是___________
a．取样于试管→滴加KSCN溶液；     b．取样于试管→滴加酸性KMnO₄溶液
c．取样于试管→纸上层析后→ 喷KSCN溶液；
（5）有同学认为，可以不用测量气体法计算废铜屑中铜的质量百分含量，其具体操作步骤可续写为：             。

（14分 每空2分）化工原料红矾钠(重铬酸钠:Na₂Cr₂O₇·2H₂O)主要是以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr₂O₃,还含有Al₂O₃、SiO₂等杂质)为主要原料生产,其主要工艺流程如下:

步骤①中主要反应的化学方程式如下:
4FeO·Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
（1） ①中反应是在回转窑中进行的,反应时需不断搅拌,其作用是　         。
（2） 杂质Al₂O₃在①中转化的化学反应方程式为　　　            　。
（3） 用化学平衡移动原理说明③中煮沸的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式结合文字说明),若调节pH过低产生的影响是　　　　　　　　。
（4） ⑤中酸化是使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-写出该反应的离子方程式:　          。

（5） 工业上还可用电解法制备重铬酸钠,其装置示意图如上。
阴极的电极反应式为　                                ;
阳极的电极反应式为　                                。

氧化剂H₂O₂在反应时不产生污染物，被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注。
Ⅰ.某实验小组以H₂O₂分解为例，探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。

实验编号	反应物	催化剂
①	10 mL 2%H2O2溶液	无
②	10 mL 5%H2O2溶液	无
③	10 mL 5%H2O2溶液	1 mL 0.1 mol·L^－^1FeCl3溶液
④	10 mL 5%H2O2溶液＋少量HCl溶液	1 mL 0.1 mol·L^－^1FeCl3溶液
⑤	10 mL 5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液	1 mL 0.1 mol·L^－^1FeCl3溶液

 
(1)实验①和②的目的是________。
同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下H₂O₂稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进方法是________(填一种即可)。
(2)实验③④⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。

分析该图能够得出的实验结论是________。
Ⅱ.资料显示，某些金属离子对H₂O₂的分解起催化作用。为比较Fe^3＋和Cu^2＋对H₂O₂分解的催化效果，该实验小组的同学设计了如图所示的实验装置进行实验。

(1)某同学通过测定O₂的体积来比较H₂O₂的分解速率快慢，实验时可以通过测量________或________来比较；
(2)0.1 g MnO₂粉末加入50 mL H₂O₂溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。解释反应速率变化的原因：________，计算H₂O₂的初始物质的量浓度为________。(保留两位有效数字，在标准状况下测定)

Ⅲ.(1)为了加深对影响反应速率因素的认识，老师让甲同学完成下列实验：
在Ⅱ中的实验装置的锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol/L的硫酸，10 s时收集产生的H₂体积为50 mL(若折合成标准状况下的H₂体积为44.8mL)，用锌粒来表示10s内该反应的速率为______g/s；
(2)根据化学反应速率与化学平衡理论，联系化工生产实际，你认为下列说法不正确的是________(填序号)。
A．化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品
B．勒夏特列原理可以指导怎样使有限原料多出产品
C．催化剂的使用是提高产品产率的有效办法
D．正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益

（1）Zn粒和稀盐酸反应一段时间后，反应速率会减慢，当加热或加入浓盐酸后，反应速率明显加快。由此判断，影响化学反应速率的因素有     和     。
（2）为探究锌与盐酸反应过程的速率变化，某同学的实验测定方法是：在100ml稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（氢气体积已换算为标准状况）：

时间/min	1	2	3	4	5
体积/mL	50	120	232	290	310

 
①哪一时间段反应速率最大          （填“0~1 min”或“1~2 min”或“2~3 min”或“3~4 min”或“4~5min”）。
②2~3 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率（设溶液体积不变）为          。
③试分析1~3min时间段里，反应速率变大的主要原因                         。

某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)：

时间(min)	1	2	3	4	5
氢气体积(mL)	50	120	232	290	310

（1）哪一时间段(指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 min)反应速率最大___________，原因是___________________________________________________。
（2）哪一时间段的反应速率最小___________，原因是_____________________。                         
（3）求2～3分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率(设溶液体积不变) ___________。
（4）如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液：A．蒸馏水、B．NaCl溶液、C．NaNO₃溶液、D．CuSO₄溶液、E．Na₂CO₃溶液，你认为可行的是___________。
（5）把锌与盐酸的反应设计成原电池，请画出装置示意图，标明正负极，电子流动方向，写出正极的电极反应式________________________。

某合作小组同学将铜片加入稀硝酸，发现开始时反应非常慢，一段时间后反应速率明显加快。该小组通过实验探究其原因。
（1）该反应的离子方程式为___________________________________________________。
（2）提出合理假设。该实验中反应速率明显加快的原因可能是_____________________。

A．反应放热导致温度升高	B．压强增大
C．生成物的催化作用	D．反应物接触面积增大

（3）初步探究。测定反应过程中溶液不同时间的温度，结果如下表：

时间/min	0	5	10	15	20	25	35	50	60	70	80
温度/℃	25	26	26	26	26	26	26.5	27	27	27	27

结合实验目的和表中数据，你得出的结论是__________________________________。
（4）进一步探究。查阅文献了解到化学反应的产物（含中间产物）可能对反应有催化作用，请根据以下实验设计表将实验目的补充完整：

实验 编号	铜片 质量/g	0.1mol·L^-1的 硝酸体积/mL	硝酸铜 晶体/g	亚硝酸钠 晶体/g	实验目的
①	5	20	0	0	实验①和②探究       的影响；实验①和③探究       的影响。
②	5	20	0.5	0
③	5	20	0	0.5

碘在科研与生活中有重要作用，某兴趣小组用0.50 mol·L^—1KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L^—1K₂S₂O₈、0.10 mol·L^—1Na₂S₂O₃等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S₂O₈^2—+ 2I^— =" 2" SO₄^2— + I₂（慢）  I₂ + 2 S₂O₃^2— = 2I^— + S₄O₆^2—（快（1）向KI、Na₂S₂O₃与淀粉的混合溶液中加入一定量的K₂S₂O₈溶液，当溶液中的   耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，S₂O₃^2—与S₂O₈^2—初始的物质的量需满足的关系为：n（S₂O₃^2—）：n（S₂O₈^2—）           。
（2）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：

实验 序号	体积V/ml
K2S2O8溶液	水	KI溶液	Na2S2O3溶液	淀粉溶液
①	10．0	0．0	4．0	4．0	2．0
②	9．0	1．0	4．0	4．0	2．0
③	8．0	Vx	4．0	4．0	2．0

表中Vx =           ml，理由是                                        。
（3）已知某条件下，浓度c(S₂O₈^2—)随反应时间t的变化曲线如图，若保持其它条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S₂O₈^2—)随反应时间t的变化曲线示意图（进行相应的标注）。

（4）碘也可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料，
该电池反应为：2 Li(s) + I₂ (s) =" 2" LiI(s)      ΔH
已知：4 Li(s) + O₂ (g) =" 2" Li₂O(s)           ΔH₁
4 LiI(s) + O₂ (g) =" 2" I₂ (s) + 2 Li₂O(s)    ΔH₂
则电池反应的ΔH =             ；还原剂是              。