高中化学探究影响盐类水解平衡的因素试题

已知用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄）溶液能与KMnO₄溶液反应。某化学小组研究发现，少量MnSO₄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）常温下，探究不同的初始pH和草酸溶液浓度对反应速率的影响，设计如下实验，则A=________，C=___________，E=___________

实验编号	温度	初始pH	0.1mol/L草酸溶液体积/mL	0.01mol/LKMnO4 溶液体积/mL	蒸馏水体积/mL	待测数据(混合液褪色时间/s)
①	常温	1	20	50	30	t1
②	常温	A	B	C	30	t2
③	常温	2	40	D	E	t3

（2）该反应的离子方程式_____________________________。
（3）若t₁＜t₂，则根据实验①和②得到的结论是________________________。
（4）小组同学发现每组实验反应速率随时间的变化总是如图，其中t₁～t₂时间内速率变快的主要原因可能是：①__________________；②_________________。

（5）化学小组用滴定法测定KMnO₄溶液物质的量浓度：取ag草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O，摩尔质量126g/mol）溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H₂SO₄酸化，再用KMnO₄溶液滴定至终点，重复滴定三次，平均消耗KMnO₄溶液VmL。滴定到达终点的现象是：__________；实验中所需的定量仪器有__________（填仪器名称）。该KMnO₄溶液的物质的量浓度为________mol/L。

“低碳循环”引起了全世界的高度重视，减排CO₂的一种方法是：
CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)   ΔH
（1）500℃时有容积为2L的密闭容器中充入2mol CO₂和6mol H₂，测得CO₂和CH₃OH的物质的量随时间变化如图所示。

①反应的ΔS         （填“＞”或“＜”）0，从反应开始到平衡，H₂的平均反应速率：
υ(H₂)＝__________mol/(L·s)。
②该反应的平衡常数K=__________（保留二位有效数字）；平衡时H₂的转化率为________。
③将上述平衡体系的温度升高至700℃，平衡常数K=5.01，则ΔH       0（填“＞”或“＜”或“﹦”）；为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，其他条件不变时，可采取的措施有            __________（填序号）。
a．升高温度    b．缩小容器的容积    c．使用合适的催化剂    d．再充入CO₂气体
（2）已知：①H₂O(g)＝H₂O(l)                      ΔH＝－44.0 kJ·mol^-1
②2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g)               ΔH＝－566.0 kJ·mol^-1
③2CH₃OH(l)＋3O₂(g)＝2CO₂(g)＋4H₂O(g) ΔH＝－1257.5 kJ·mol^-1
写出液态甲醇不完全燃烧生成CO气体和液态H₂O的热化学方程式：

化学反应速率是描述化学反应进行快慢程度的物理量。下面是某同学测定化学反应速率并探究其影响因素的实验。
Ⅰ.测定化学反应速率
该同学利用如图装置测定化学反应速率。（已知：S₂O₃^2-＋2H^＋===H₂O＋S↓＋SO₂↑）

（1）为保证实验准确性、可靠性，利用该装置进行实验前应先进行的步骤是_____________________；除如图装置所示的实验用品、仪器外，还需要的一件实验仪器是______________。
（2）若在2 min时收集到224 mL(已折算成标准状况)气体，可计算出该2 min内H^＋的反应速率，而该测定值比实际值偏小，其原因是________________________。
（3）试简述测定该反应的化学反应速率的其他方法：__________________(写一种)。
Ⅱ．为探讨化学反应速率的影响因素，设计的实验方案如下表。
(已知 I₂＋2S₂O₃^2-===S₄O₆^2-＋2I^－，其中Na₂S₂O₃溶液均足量)

实验序号	体积V/mL	时间/s
Na2S2O3溶液	淀粉溶液	碘水	水
①	10.0	2.0	4.0	0.0	t1
②	8.0	2.0	4.0	2.0	t2
③	6.0	2.0	4.0	Vx	t3

（4）该实验进行的目的是_____________淀粉溶液的作用是____________。表中V_x==_______mL，比较t₁、t₂、t₃大小，试推测该实验结论：___________________________

将1.2mol的A气体充入2L恒容密闭容器中发生反应：A(g）  2B(g）。在三种不同条件下进行实验，A的物质的量随时间的变化如图所示。试回答下列问题：

（1）实验1中，4s时A的转化率为           ；此条件下该反应的平衡常数K₁的值为              。
（2）实验2与实验1对比，其可能隐含的反应条件是               。
（3）根据实验3与实验1的图象比较，可推测该反应是            （填“放热”或“吸热”）反应。设实验1～3的平衡常数的值分别为K₁、K₂、K₃，则它们之间的关系为K₁     K₂     K₃（填“>”、“<”或“=”）。
（4）为了验证增大催化剂的表面积、增大压强可提高化学反应速率这一结论，某同学在实验1的基础上又利用该容器设计了实验4和实验5，部分实验条件及数据见下表。请将表格补充完整。

实验编号 及其目的	V(容积）/L	t/℃	n(A起始）/mol	n(B起始）/mol	催化剂的质量/g	催化剂的表面积/m^2·g^—1
实验1参照对比实验	2	80	1.2	0	a	b
实验4：催化剂的表面积对反应速率的影响
实验5目的：	1

 

影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。
实验一：甲同学利用Al、Fe、Mg和2 mol/L的稀硫酸，设计实验方案研究影响反应速率的因素。
研究的实验报告如下表：

实验步骤	现象	结论
①分别取等体积的2 mol/L的硫酸于试管中；②分别投入大小、形状相同的Al、Fe、Mg	反应快慢：Mg>Al>Fe	反应物的性质越活泼，反应速率越快

（1）该同学的实验目的是_______________________；要得出正确的实验结论，还需控制的实验条件是________。
（2）乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用下图装置同温下进行定量实验，用大小形状相同的Fe分别和0.5 mol/L及2 mol/L的足量稀H₂SO₄反应，通过________可以说明浓度对化学反应速率的影响。

实验二：同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知：
P₄(s，白磷)＋5O₂(g)===P₄O₁₀(s)  ΔH₁＝－2983.2 kJ·mol^－1①
P(s，红磷)＋5/4O₂(g)="==1/4" P₄O₁₀(s)  ΔH₂＝－738.5 kJ·mol^－1②
则白磷转化为红磷的热化学方程式为                   。相同状况下，能量状态较低的是________；白磷的稳定性比红磷________(填“高”或“低”)。）

(16分)Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好pH和Fe^2＋浓度的废水中加入H₂O₂，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p－CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。
[实验设计] 控制p－CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298 K或313 K(其余实验条件见下表)，设计如下对比实验：
（1）请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/K	pH	c/10^－3 mol·L^－1
H2O2	Fe^2^＋
①	为以下实验作参照	298	3	6.0	0.30
②	探究温度对降解反应速率的影响		3
③		298	10	6.0	0.30

 

[数据处理] 实验测得p－CP的浓度随时间变化的关系如上图
（2）请根据上图实验①曲线，计算降解反应50～150 s内的反应速率：v(p－CP)＝_______mol·L^－1·s^－1；
[解释与结论]
（3）实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大。但后续研究表明：温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂H₂O₂的角度分析原因：_____________；
（4）实验③得出的结论是：pH等于10时，反应           （填“能”或“不能”）进行；
[思考与交流]
（5）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：                       。

（共18分）某探究小组用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应过程中溶液紫色消失快慢的方法，研究影响反应速率的因素。实验条件作如下限定：
所用酸性KMnO₄溶液的浓度可选择0．010 mol·L^-1、 0．0010mol·L^-1， 催化剂的用量可选择0．5 g、0 g，实验温度可选择298 K、323 K。每次实验KMnO₄酸性溶液的用量均为4 mL、H₂C₂O₄溶液（0．10mol·L^-1）的用量均为2 mL。
（1）已知草酸溶液中各种微粒存在形式的分布曲线图如下，请写出KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应的离子方程式                            。

（2）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：

实验编号	T/K	催化剂的用量 / g	酸性KMnO4溶液的浓度／mol·L^-1	实验目的
①	298	0．5	0．010	a．实验①和②探究酸性KMnO4溶液的浓度对该反应速率的影响； b．实验①和         探究温度对反应速率的影响； c．实验①和         探究催化剂对反应速率的影响。
②
③			0．010
④

 
（3）某同学对实验①和②分别进行了三次实验，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：

实验编号	溶液褪色所需时间 t / min
第1次	第2次	第3次
Ⅰ	14．0	13．0	11．0
Ⅱ	6．5	6．7	6．8

 
① 实验Ⅱ中用KMnO₄的浓度变化来表示的平均反应速率为             （忽略混合前后溶液的体积变化）。
②该同学分析上述数据后得出“当其他条件相同的情况下，酸性KMnO₄溶液的浓度越小，所需要的时间就越短，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确            （填“是”或“否”）。他认为不用经过计算，直接根据表中褪色时间的长短就可以判断浓度大小与反应速率的关系，你认为是否可行         （填“是”或“否”），若不可行（若认为可行则不填），请设计可以直接通过观察褪色时间的长短来判断的改进方案：                        
（4）该反应的催化剂选择MnCl₂还是MnSO₄并简述选择的理由:                         
（5）化学催化剂有很多，在生产和科技领域起到重大作用。探究小组又利用乙装置探究MnO₂对H₂O₂分解的催化效果。将50 mL H₂O₂一次性加入盛有0．10 mol MnO₂粉末的烧瓶中，测得标准状况下由量气管读出气体的体积[V（量气管）/mL]和时间（t/min）的关系如下图所示。

①实验时放出气体的总体积是____      ____mL。
②b______       __（填“大于”“小于”或“等于”）90 mL。

（I）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					120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	6.50×10^-3	4.00×10^-3	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”）。
（II）随着世界粮食需求量的增长，农业对化学肥料的需求量越来越大，其中氮肥是需求量最大的一种化肥。而氨的合成为氮肥的生产工业奠定了基础，其原理为：N₂＋3H₂2NH₃
（1）在N₂＋3H₂2NH₃的反应中，一段时间后，NH₃的浓度增加了0.9mol·L^－1。用N₂表示其反应速率为0.15 mol·L^－1·s^－1，则所经过的时间为         ；
A．2 s        B．3 s        C．4 s         D．6 s
（2）下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率，其中反应最快的是         ；
A．v(H₂）＝0.1 mol·L^－1·min^－1          B．v(N₂）＝0.1 mol·L^－1·min^－1
C．v(NH₃）＝0.15 mol·L^－1·min^－1        D．v(N₂）＝0.002mol·L^－1·s^－1
（3）在一个绝热、容积不变的密闭容器中发生可逆反应：N₂(g）＋3H₂(g）2NH₃(g） △H＜0。下列各项能说明该反应已经达到平衡状态的是            。
A．容器内气体密度保持不变
B．容器内温度不再变化
C．断裂1mol N≡N键的同时，断裂6 mol N—H键
D．反应消耗N₂、H₂与产生NH₃的速率之比1︰3︰2

某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
【实验原理】2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
【实验内容及记录】

实验编号	室温下，试管中所加试剂及其用量/mL	溶液褪至无色所需时间/min
0.6mol/L H2C2O4溶液	H2O	3mol/L 稀H2SO4溶液	0.05mol/L KMnO4溶液
1	3.0	2.0	2.0	3.0	1.5
2	2.0	3.0	2.0	3.0	2.7
3	1.0	4.0	2.0	3.0	3.9

请回答：
（1）根据上表中的实验数据，可以得到的结论是__________________________________。
（2）利用实验1中的数据，计算用KMnO₄表示的化学反应速率为____________________。
（3）该小组同学根据经验绘制了n(Mn²⁺)随时间变化的趋势如图1所示，但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn²⁺)随时间变化的实际趋势如图2所示。

该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是____________________。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白

实验编号	室温下，试管中所加试剂及其用量	再向试管中加入某种固体	溶液褪至无色所需时间/min
0.6mol/L H2C2O4溶液	H2O	3mol/L 稀H2SO4溶液	0.05mol/L KMnO4溶液
4	_________	2.0	2.0	3.0	MnSO4	t

③若该小组同学提出的假设成立，应观察到________________现象.

I．氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应生成Cl(－1价)和S(＋6价)的速率如图所示，已知这个反应速率随着溶液中c(H^＋)增大而加快。

（1）反应开始时反应速率加快的原因是___________________。
（2）反应后期反应速率下降的原因是___________________。
II．用惰性电极电解200 mL一定浓度的硫酸铜溶液，实验装置如图①所示，电解过程中的实验数据如图②所示，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。

（1）下列说法正确的是______(填序号)。

A．电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生

B．a电极上发生的反应为2H^＋＋2e^－===H2↑和4OH^－－4e^－===2H2O＋O2↑

C．从P点到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为12 g·mol^－1

D．OP段表示H2和O2混合气体的体积变化，PQ段表示O2的体积变化

（2）如果要使溶液恢复到电解前的状态，向溶液中加入0.8 g CuO即可，则电解后溶液的c（H⁺）= ______。（3）如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)₂后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为______mol。
（4）如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu₂(OH)₂CO₃后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO₂的溶解)，电解过程中转移的电子为______mol。

用6 g CaCO₃与100 mL稀盐酸反应制取少量的CO₂，反应过程中生成的CO₂的体积（已折算为标准状况）随反应时间变化的情况如右图所示。下列说法正确的是

A．OE段表示的平均反应速率最快，可能的原因是该反应是放热反应

B．EF段用HC1浓度的减小表示的该反应的平均反应速率为0.2 mol/(L·min)

C．在F点收集到的CO2的体积最大

D．在G点以后收集的CO2的量不再增多，原因是稀盐酸已反应完全

铁及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
（1）下图是研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

在图中A、B、C、D四个部位中，生成铁锈最多的部位________（填字母）。
（2）已知t℃时，反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO₂(g)的平衡常数K=0.25。则该反应的平衡常数表达式为K=____________；t℃时，反应达到平衡时n(CO):n(CO₂) =_______；t℃时，若在1L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)、xmol CO，发生反应，当反应达到平衡时FeO(s)的转化率为50%，则x=________。
（3）高铁酸钾是一种高效、多功能的水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，有关
反应原理为：
3NaClO+2Fe(NO₃)₃+l0NaOH=2Na₂FeO₄ ↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O
Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH
实验证明，反应的温度、原料的浓度及配比对高铁酸钾的产率都有影响。图1为不同的温度下，Fe(NO₃)₃不同质量浓度对K₂FeO₄生成率的影响；图2为一定温度下，NaClO不同质量浓度对K₂FeO₄生成率的影响。

①工业生产中，反应进行的适宜温度为_________℃；此时Fe(NO₃)₃与NaClO两种溶液的理想的质量浓度之比是____________。
②高铁酸钾做水处理剂时的作用主要有__________________（答出2条即可）。

乙烯是来自石油的重要有机化工原料，其产量通常用来衡量一个国家的石油化工发展水平。结合以下路线回答：

已知：
（1）写出A的电子式                               。
（2）反应II的化学方程式是__________。
（3）D为高分子化合物，可以用来制造多种包装材料，其结构简式是__________。
（4）E是有香味的物质，在实验室用下图装置制取。

①反应IV的化学方程式是__________，该反应类型为______。
②该装置图中有一个明显的错误是              。
（5）为了证明浓硫酸在反应IV中起到了催化剂和吸水剂的作用，某同学利用上图改进后装置进行了以下4个实验。实验开始先用酒精灯微热3min，再加热使之微微沸腾3min。实验结束后充分振荡小试管乙再测有机层的厚度，实验记录如下：

实验编号	试管甲中试剂	试管乙中试剂	有机层的厚度/cm
A	2 mL乙醇、1 mL乙酸、 1mL18mol·L^－1浓硫酸	饱和Na2CO3溶液	3.0
B	2 mL乙醇、1 mL乙酸	0.1
C	2 mL乙醇、1 mL乙酸、 3 mL 2mol·L^－1 H2SO4	0.6
D	2 mL乙醇、1 mL乙酸、盐酸	0.6

①实验D的目的是与实验C相对照，证明H⁺对酯化反应具有催化作用。实验D中应加入盐酸的体积和浓度分别是3mL和_____mol·L^－1。
②分析实验         （填实验编号）的数据，可以推测出浓H₂SO₄的吸水性提高了乙酸乙酯的产率。

某兴趣小组进行“活泼金属与酸反应”的实验，将5.4g的铝片投入500 mL 0.5 mol·L^-1的硫酸溶液中，下图为反应产生氢气速率与反应时间的关系图。

（1）下列关于图像的说法不正确的是          （填序号，下同）；
①a → b段产生H₂加快可能是表面的氧化膜逐渐溶解，加快了反应速率
②b → c段产生H₂较快可能是该反应放热，导致温度升高，加快了反应
③c以后，产生H₂速率逐渐下降可能是铝片趋于消耗完全
（2）其他条件不变，现换用500 mL 1 mol·L^-1盐酸，产生氢气速率普遍较使用500 mL 0.5 mol·L^-1硫酸的快，可能的原因是________；
①盐酸中c（H⁺）的浓度更大 
②Cl^-有催化作用 
③SO₄^2-有催化作用
④SO₄^2-有阻化作用（使反应变慢） 
⑤Al³⁺有催化作用
（3）要加快铝与硫酸溶液制H₂的反应速率，小组成员提出一系列方案，比如：①加入某种催化剂；②加入蒸馏水；③将铝片换成铝粉；④增加硫酸的浓度至18 mol/L；⑤        ；⑥   _。以上方案不合理的有     ；请你再补充两种合理方案，填入空白⑤⑥处。

草酸(H₂C₂O₄)溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快，某学习小组探究反应过程中使褪色加快的主要原因，过程如下:
【查阅资料】KMnO₄溶液氧化H₂C₂O₄的反应历程为：

【提出假设】假设1:该反应为放热反应
假设2:反应生成的Mn^2＋对该反应有催化作用
假设3:K^＋对该反应有催化作用
该小组同学未提出浓度使反应速率加快的假设，原因是         。
【设计、完成实验】（1）称取      g草酸晶体(H₂C₂O₄·2H₂O)，配置500 mL 0.10 mol/L H₂C₂O₄溶液。
①在上述过程中必须用到的2种定量仪器是托盘天平和            。
②下列操作会使所配溶液浓度偏低的是      (填下列选项的字母序号)。

A．称取草酸晶体时，将草酸晶体放在托盘天平右盘

B．定容时俯视刻度线

C．将烧杯中溶液转移到容量瓶之前，容量瓶中有少量蒸馏水

D．摇匀后，发现溶液液面低于刻度线，立即用胶头滴管加水再定容

（2）完成探究，记录数据

实验 编号	烧杯中所加试剂及用量(mL)	控制条件	溶液褪色时间(s)
0.10 mol/L H2C2O4溶液	等浓度 KMnO4溶液	H2O	0.50 mol/L 稀硫酸
1	30	20	30	20		18
2	30	20	30	20	水浴控制温度65 ℃	15
3	30	20	30	20	加入少量MnSO4固体	3.6
4	30	20	x	20	加入5 mL 0.10 mol/LK2SO4溶液	18

则x =               ，假设2成立
（3）由于KMnO₄能氧化水中有机物等因素，为配制好稳定的KMnO₄溶液，其浓度需标定。取10.00 mL 0.10 mol/L H₂C₂O₄溶液于锥形瓶中，加入10 mL 0.50 mol/L稀硫酸，用（2）中KMnO₄溶液滴定至锥形瓶中恰好呈浅紫色，且半分钟不褪色，记录数据，平行三次实验，平均消耗KMnO₄溶液40.00 mL，则草酸溶液与酸性KMnO₄溶液反应的离子方程式为：                    。上述实验中KMnO₄溶液的物质的量浓度为                         。