高中化学探究影响盐类水解平衡的因素实验题

某酸性工业废水中含有K₂Cr₂O₇。光照下，草酸H₂C₂O₄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c（H⁺）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c（H^+）	废水样品体积/mL	草酸溶液体积/mL	蒸馏水体积/mL
①	1.0×10^—4	60	10	30
②	1.0×10^—5	60	10	30
③	1.0×10^—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^—1·min^—1 (用代数式表示)。
（4）该课题组对铁明矾[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：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)₃·24H₂O、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

某化学兴趣小组在一次实验探究中发现，向草酸溶液中逐滴加入高锰酸钾溶液时，溶液褪色总是先慢后快．即反应速率由小变大．为此，甲同学做了如下实验进行探究：
（已知：MnO₄^-在酸性环境下的还原产物是Mn²⁺）
【实验用品】仪器：试管（若干个）、胶头滴管、100mL容量瓶、250mL容量瓶、10mL量筒、托盘天平、玻璃棒、烧杯、药匙
（1）0.10mol/L H₂C₂O₄溶液的配制：
实验室欲配制100mL 0.10mol/L H₂C₂O₄溶液，需要称取草酸晶体（H₂C₂O₄·2H₂O） g（精确到0.1g）；实验中需要用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、胶头滴管和 ．
（2）反应的速率变化的探究：
在1号和2号试管中分别加入2mL0.10mol/L H₂C₂O₄溶液，在1号试管中加入硫酸锰固体．然后在两支试管中加入4mL 0.010mol/L KMnO₄溶液和几滴稀硫酸．现象如下表所示：

	试管1	试管2
实验现象	褪色很快	褪色很慢
褪色时间/s	4秒	31秒

请回答下列问题：
①甲同学进行该实验还缺少的实验仪器是： ．
②H₂C₂O₄溶液与酸性的KMnO₄溶液反应的离子方程式为： ．
③同学测出的颜色变化的时间是以下列哪个选项为依据的 ．
A、从KMnO₄溶液刚好接触H₂C₂O₄溶液开始，溶液由紫红色变为近乎无色，半分钟之内不再出现紫红色为止．
B、从KMnO₄溶液刚好接触H₂C₂O₄溶液开始，溶液由无色变为紫红色为止．
C、从KMnO₄溶液接触H₂C₂O₄溶液开始，溶液由紫红色变为近乎无色为止．
④甲同学认为该反应褪色由慢到快的原因是 ．
于是甲同学得出结论 ．
（3）乙同学和丙同学从甲同学的实验探究中得到启示，他们也分别提出了能影响该溶液化学反应速率因素的另外两种可能原因，你认为他们提出的两种可能原因是：
I II

某实验小组以H₂O₂分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。

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^－1 FeCl3溶液
④	10 mL 5% H2O2溶液＋少量HCl溶液	1 mL 0.1 mol·L^－1 FeCl3溶液
⑤	10 mL 5% H2O2溶液＋少量NaOH溶液	1 mL 0.1 mol·L^－1 FeCl3溶液

（1）催化剂能加快化学反应速率的原因是_______________________________。
（2）常温下5% H₂O₂溶液的pH约为6，H₂O₂的电离方程式为_____________________。
（3）实验①和②的目的是______________________________。
实验时由于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是_______________________。
（4）实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图。

分析上图能够得出的实验结论是__________________________。

“碘钟”实验中，3I^－＋S₂O₈^2－===I₃^－＋2SO₄^2－的反应速率可以用I₃^－与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：

实验编号	①	②	③	④	⑤
c(I^－)/(mol·L^－1)	0.040	0.080	0.080	0.160	0.120
c(S2O8^2^－)/(mol·L^－1)	0.040	0.040	0.080	0.020	0.040
t/s	88.0	44.0	22.0	44.0	t2

回答下列问题：
（1）该实验的目的是_________________________________________________。
（2）显色时间t₂＝________。
（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t₃的范围为____(填字母)。
A．<22.0 s
B．22.0～44.0 s
C．＞44.0 s
D．数据不足，无法判断

某探究小组用测量HNO₃与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。限选试剂：1.00 mol·L^－1 HNO₃、2.00 mol·L^－1HNO₃，细颗粒大理石、粗颗粒大理石，35℃水浴。
（1）他们能完成哪些因素对速率影响的探究？____________________。
（2）请根据能进行的探究内容，填写以下实验设计表，完成探究实验：

实验编号	T/℃	大理石规格	HNO3浓度/mol·L^－1
①	常温	细颗粒	2.00
②		细颗粒	1.00
③	35℃		2.00
④	35℃		2.00

（3）整个实验中应控制的不变量是硝酸溶液体积和 。
（4）该实验小组用如图实验装置进行实验。

①除电子天平、干燥管、锥形瓶、药匙、胶塞等仪器外，必需的实验仪器还有___ _____。
②干燥管中应放置的试剂是________。
A．碱石灰B．无水CaCl₂
C．P₂O₅固体D．浓硫酸
③若撤除干燥管装置，所测速率________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

研究催化剂对化学反应有重要意义。为探究催化剂对双氧水分解的催化效果，某研究小组做了如下实验：

（1）甲同学欲用右图所示实验来证明MnO₂是H₂O₂分解反应的催化剂。该实验 （填“能”或“不能”）达到目的，原因是 。
（2）为探究MnO₂的量对催化效果的影响，乙同学分别量取50 mL 1% H₂O₂加入容器中，在一定质量范围内，加入不同质量的MnO₂，测量所得气体体积，数据如下：

MnO2的质量/g	0.1	0.2	0.4
40s末O2体积/mL	49	61	86

由此得出的结论是 ，原因是 。
（3）为分析Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解反应的催化效果，丙同学设计如下实验(三支试管中均盛有10 mL 5% H₂O₂ ) ：

试管	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
滴加试剂	5滴0.1 mol·L^－1 FeCl3	5滴0.1 mol·L^－1 CuCl2	5滴0.3 mol·L^－1 NaCl
产生气泡情况	较快产生细小气泡	缓慢产生细小气泡	无气泡产生

结论是 ，实验Ⅲ的目的是 。
（4）① 查阅资料得知：将作为催化剂的FeCl₃溶液加入H₂O₂溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中H₂O₂均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的化学方程式分别是 和 （按反应发生的顺序写）。
② 在上述实验过程中，分别检测出溶液中有二价锰、二价铁和一价铜，由此得出选择作为H₂O₂分解反应的催化剂需要满足的条件是 。

（1）已知Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S↓+SO₂↑+H₂O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间，研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下（所取溶液体积均为10 mL）：

实验编号	实验温度/℃	c(Na2S2O3)/mol·L^-1	c(H2SO4)/mol·L^-1
①	25	0.1	0.1
②	25	0.2	0.1
③	25	0.1	0.2
④	50	0.2	0.1
⑤	50	0.1	0.1

其他条件不变时：探究温度对化学反应速率的影响，应选择_______________（填实验编号）；
探究浓度对化学反应速率的影响，应选择________________（填实验编号）；
若同时选择①②③溶液变浑浊的时间，探究_____________________对化学反应速率的影响。
（2）已知Na₂S₂O₃溶液与Cl₂反应时，1mol Na₂S₂O₃转移8mol电子。该反应的离子方程式是_____________________________________________________________________________。
甲同学设计如下实验流程探究Na₂S₂O₃的化学性质。

（Ⅰ）甲同学设计实验流程的目的是证明Na₂S₂O₃溶液具有碱性和_______________性。
（Ⅱ）加入BaCl₂溶液生成白色沉淀B的离子方程式是_________________________________。
（Ⅲ）乙同学认为应将上述流程中②③所加试剂顺序颠倒，你认为甲、乙两同学的设计更合理的是____________（填“甲”或“乙”），理由是__________________________________________。

某化学兴趣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	室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min
0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
2	3.0	3.0	2.0	2.0	5.2
3	3.0	4.0	1.0	2.0	6.4

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数据计算，用KMnO₄的浓度变化表示反应速率 v(KMnO₄)= 。
（3）该小组同学根据经验绘制了n(Mn²⁺) 随时间变化趋势的示意图，如图甲所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn²⁺) 随时间变化的趋势应如图乙所示。 该小组同学根据图乙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，并选择表中空白处应加入的物质。

实验编号	室温下，试管中所加试剂及其用量 / mL	再向试管中加入少量固体	室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min
0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
4	3.0	2.0	3.0	2.0

A．KMnO₄ B．H₂C₂O₄ C．K₂SO₄ D．MnSO₄
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是 。

某酸性工业废水中含有K₂Cr₂O₇。光照下，草酸(H₂C₂O₄)能将其中的Cr₂O₇^2-转化为Cr^3＋。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 ℃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，做对比实验，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的离子方程式为____________________
（3）实验①和②的结果表明________________；实验①中0～t₁时间段反应速率v(Cr^3＋)＝________________mol·L^－1·min^－1(用代数式表示)。
（4）该课题组对铁明矾[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：Fe^2＋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)₃·24H₂O、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

草酸（H₂C₂O₄）与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：
2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
【实验1】甲同学用8.00 mL 0.001 mol/L KMnO₄溶液与5.00 mL 0.01 mol/L
H₂C₂O₄溶液反应，研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如下：

组别	KMnO4溶液 /ml	H2C2O4溶液 /ml	10%硫酸体积/mL	温度/℃	其他物质
Ⅰ	8.00	5.00	3.00	20
Ⅱ	8.00	5.00	3.00	30
Ⅲ	8.00	5.00	1.00	20	2.00 mL 蒸馏水

（1）如果研究温度对化学反应速率的影响，可用实验_________ 和________ 作对比（用Ⅰ～III表示）。
（2）对比实验Ⅰ和III，可以研究__________对化学反应速率的影响，实验Ⅲ中加入2.00 mL蒸馏水的目的是________________。
【实验2】乙同学在研究草酸与高锰酸钾在酸性条件下反应的影响因素时发现,草酸与酸性高锰酸钾溶液开始一段时间反应速率较慢,溶液褪色不明显,但不久后突然褪色,反应速率明显加快。
（1）针对上述现象,乙同学认为草酸与高锰酸钾反应放热,导致溶液温度升高,反应速率加快。从影响化学反应速率的因素看,你猜想还可能是 的影响。
（2）若用实验证明你的猜想,除了酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液外,还需要选择的试剂最合理的是 （填字母）。A．硫酸钾 B．水 C．二氧化锰 D．硫酸锰

某学习小组研究“不同条件对化学反应速率影响的探究”，选用4 mL 0.01 mol·L^－1KMnO₄溶液与2 mL 0.1 mol·L^－1 H₂C₂O₄溶液在稀硫酸中进行实验，改变条件如表：

组别	草酸的体积 /mL	温度/℃	其它物质
①	2 mL	20
②	2 mL	20	2滴饱和MnSO4溶液
③	2 mL	30
④	1 mL	20	1 mL蒸馏水

（1）如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验 和 （用 ①~④表示，下同）；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验 和 。
（2）对比实验①和④，可以研究 对化学反应速率的影响，实验④中加入1 mL蒸馏水的目的是 。

用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄，二元弱酸）溶液能将KMnO₄溶液中的MnO₄^－转化为Mn²⁺。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，控制KMnO₄溶液初始浓度相同，调节不同的初始pH和草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表。

实验 编号	温度	初始pH	0.1 mol/L草酸溶液/mL	0.01mol/L KMnO4溶液 体积/mL	蒸馏水 体积/mL	待测数据（反应混合液褪色 时间/s）
①	常温	1	20	50	30	t1
②	常温	2	20	50	30	t2
③	常温	2	40	a	b	t3

表中a、b的值分别为：a= 、b=_________
（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）请你设计实验验证MnSO₄对该反应起催化作用，完成下表中内容。

实验方案（不要求写出具体操作过程）	预期实验结果和结论
	若反应混合液褪色时间小于实验①中的t1，则MnSO4对该反应起催化作用（若褪色时间相同，则MnSO4对该反应无催化作用）

（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，重复滴定两次，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）。

某探究小组用酸性KMnO₄溶液与H₂C₂O₄溶液反应过程中溶液紫色消失的方法，研究影响反应速率的因素。实验条件作如下限定：催化剂的用量可选择0.5g、0g，酸性KMnO₄溶液的浓度可选择0.01mol·L^﹣1、0.001mol·L^﹣1，实验温度可选择298K、323K．每次实验KMnO₄酸性溶液的用量均为4 mL，H₂C₂O₄溶液(0.1mol·L^﹣1 )的用量均为2mL。
（1）该反应的离子方程式： 。
（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	KMnO4酸性溶液的浓度/mol·L^﹣1	实验目的
①	298	0.5	0.01	(Ⅰ )实验①和②探究酸性KMnO4溶液的浓度对该反应速率的影响； (Ⅱ )实验①和③探究温度对该反应速率的影响； (Ⅲ )实验①和 探究催化剂对该反应速率的影响
②
③
④

（3）在完成探究催化剂对该反应速率影响的实验时发现，未加催化剂的情况下，刚开始一段时间，反应速率较慢，溶液褪色不明显，但不久后突然褪色，反应速率明显加快。针对上述实验现象，同学认为高锰酸钾与草酸溶液的反应放热，导致溶液温度升高，反应速率加快，从影响化学反应速率的因素看，你猜想还可能是 。若用实验证明你的猜想．除酸性高锰酸钾溶液，草酸溶液外，还需要选择的试剂最合理的是 。
A．硫酸钾 B．硫酸锰 C．二氧化锰 D．水
（4）可以利用酸性高锰酸钾测定某草酸钠(Na₂C₂O₄)样品中草酸钠的质量分数，该小组称量2.68 g草酸钠样品溶于稀硫酸中，然后用0.2000 mol·L^﹣1的酸性高锰酸钾溶液进行滴定(其中的杂质不跟高锰酸钾和稀硫酸反应 )。

①滴定前是否要滴加指示剂？ (填“是”或“否” )，当溶液 ，说明滴定达到终点。
②滴定时用 (填a或b )滴定管盛装KMnO₄标准溶液。
③达到终点时消耗了15.00 mL的高锰酸钾溶液，样品中草酸钠的质量分数为 。

某化学兴趣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	室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min
0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
2	3.0	3.0	2.0	2.0	5.2
3	3.0	4.0	1.0	2.0	6.4

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数据计算，用KMnO₄的浓度变化表示反应速率 (KMnO₄) = 。
（3）该小组同学根据经验绘制了(Mn²⁺) 随时间变化趋势的示意图，如图甲所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中(Mn²⁺) 随时间变化的趋势应如图乙所示。 该小组同学根据图乙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，并选择表中空白处应加入的物质。

实验编号	室温下，试管中所加试剂及其用量 / mL	再向试管中加入少量固体	室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min
0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
4	3.0	2.0	3.0	2.0

A．KMnO₄B．H₂C₂O₄C．K₂SO₄D．MnSO₄
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是 。

某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe₂O₃的影响(固定装置略）

（1）MgCO₃的分解产物为
（2）装置C的作用是 ，处理尾气的方法为
（3）将研究小组分为两组，按题图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末（纯净物），两组分别用产物进行以下实验。

步骤	操作	甲组现象	乙组现象
1	取黑色粉末加入稀盐酸	溶解，无气泡	溶解，有气泡
2	取步骤1中溶液，滴加K3[Fe(CN）6]溶液	蓝色沉淀	蓝色沉淀
3	取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液	变红	无现象
4	向步骤3溶液中滴加新制氯水	红色褪去	先变红，后褪色

①乙组得到的黑色粉末是
②甲组步骤1中反应的离子方程式为
③乙组步骤4中，溶液变红的原因为 ；溶液褪色可能的原因及其验证方法为
④从实验安全考虑，题图装置还可采取的改进措施是