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-(aq)+5H2C2O4(aq)+6H+(aq)=2Mn2+(aq)+10CO2(g)+8H2O(l) ΔH<0
一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的体积,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,所用注射器的容积充裕):
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,如果实验完成时草酸与KMnO4均有剩余,则相同时间内针筒中所得CO2体积大小关系是: < (填实验序号)研究发现反应速率总是如图所示发生变化,则t1~t2时间内速率变快的主要原因可能是:①产物Mn2+是反应的催化剂,② 。
(3)若实验①在4 min末收集了4.48 mL CO2(标准状况),则4 min末c(MnO4-)= mol·L-1(假设溶液混合后体积为50 mL),此4 min内的平均速率为v(H2C2O4)= 。
(4)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率,本实验还可以通过测定 来比较化学反应速率。
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。在常温下按照如下表所示的方案完成实验。
实验编号 |
反应物 |
加入物质 |
① |
10 mL 2% H2O2溶液 |
无 |
② |
10 mL 5% H2O2溶液 |
无 |
③ |
9 mL 5% H2O2溶液 |
1 mL 水 |
④ |
9 mL 5% H2O2溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1 HCl溶液 |
⑤ |
9 mL 5% H2O2溶液 |
1 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液 |
(1)实验①和②的目的是探究________对反应速率的影响。
(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。为探究不同浓度的Fe3+对H2O2分解的催化效果,实验小组的同学设计了如下图所示的实验装置进行实验。
限选试剂:30% H2O2、0.1mol∙L-1Fe2(SO4)3、蒸馏水
(3)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_________来比较。(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
(4)参照下表格式,拟定实验表格,完整体现上述实验的方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据;数据用字母表示)。
物理量 实验序号 |
V[30% H2O2]/mL |
|
…… |
1 |
a |
|
…… |
2 |
a |
|
…… |
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 + 5H 2C2O4 + 3H2SO4 ="==" K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O
【实验内容及记录】
实验编号 |
温度/℃ |
试管中所加试剂及其用量/ mL |
溶液褪至无色所需时间/ min |
|||
0.6 mol/L H 2C2O4溶液 |
H2O |
0.2 mol/L KMnO4溶液 |
3 mol/L 稀硫酸 |
|||
1 |
20 |
3.0 |
2.0 |
3.0 |
2.0 |
4.0 |
2 |
20 |
3.0 |
m |
2.5 |
n |
4.8 |
3 |
20 |
3.0 |
3.0 |
2.0 |
2.0 |
t1 |
4 |
30 |
3.0 |
2.0 |
3.0 |
2.0 |
t2 |
(1)已知:实验1、2、3的目的是探究KMnO4浓度对反应速率的影响。则实验2中m= ,
n= 。如果研究温度对化学反应速率的影响,需利用实验4和 。
(2)通过查阅已有的实验资料发现,该实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势如图所示。
为进行实验探究,该小组同学通过讨论提出假设:Mn2+对该反应有催化作用。
①请你填写表中空白帮助该小组同学完成实验方案。
实验编号 |
温度/℃ |
试管中所加试剂及其用量/mL |
再向试管中加入少量固体 |
溶液褪至无色所需时间/ min |
|||
0.6 mol/L H 2C2O4溶液 |
H2O |
0.2 mol/L KMnO4溶液 |
3 mol/L 稀硫酸 |
||||
5 |
20 |
3.0 |
2.0 |
3.0 |
2.0 |
|
t3 |
②能说明该小组同学提出的假设成立的实验事实是 。
(3)有人将酸性KMnO4溶液和H 2C2O4溶液的反应设计成原电池,则该原电池的正极反应式为 。
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 。
某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡,混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案:
编号 |
H2C2O4溶液 |
酸性KMnO4溶液 |
温度/℃ |
||
浓度/mol•L-1 |
体积/mL |
浓度/mol•L-1 |
体积/mL |
||
① |
0.10 |
2.0 |
0.010 |
4.0 |
25 |
② |
0.20 |
2.0 |
0.010 |
4.0 |
25 |
③ |
0.20 |
2.0 |
0.010 |
4.0 |
50 |
(1)该反应的离子方程式为 ;
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是 (填编号,下同),可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是 ;
(3)实验①测得KMn04溶液的褪色时间为40 s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMn04)= mol·L-1·min-1;
(4)已知50℃时c(MnO4-)~反应时间t的变化曲线如图。若保持其他条件不变,请在坐标图中,画出25℃时c(Mn04-)~t的变化曲线示意图。
(14分)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.
|
分组实验 |
催化剂 |
① |
10mL 5% H2O2溶液 |
无 |
② |
10mL 2% H2O2溶液 |
无 |
③ |
10mL 5% H2O2溶液 |
1mL 0.1mol•L﹣1FeCl3溶液 |
④ |
10mL 5%H2O2溶液+少量HCl溶液 |
1mL 0.1mol•L﹣1FeCl3溶液 |
⑤ |
10mL 5% H2O2溶液+少量NaOH溶液 |
1mL 0.1mol•L﹣1FeCl3溶液 |
(1)写出实验③中H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目: .
(2)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 .
(3)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图1.分析上图能够得出的实验结论: 环境能增大H2O2分解的速率; 环境能减小H2O2分解速率.
(4)将0.1g MnO2粉末加入50mL 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2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)
碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50mol·L-1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L-1K2S2O8、0.10mol·L-1Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知:S2O82-+2I-═2SO42-+I2(慢),I2+2S2O32-═S4O62-+2I- (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Na2S2O3耗尽后,溶液颜 色将如何变化 ?为确保能观察到该现象,S2O32—与S2O82—初始的物质的量需满足的范围为:n(S2O32—):n(S2O82—) 。
(2)为探讨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:
表中Vx= mL,反应速率最快的是 (填序号)。
(3)已知图中A曲线为某条件下,浓度c(S2O82—)与 反应时间t的变化曲线图,若保持其他条件不变, (填“B”或“C”)曲线为降低反应温度, (填“B”或“C”)曲线为加入催化剂。
(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__________________________________________。
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 m2/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 |
|
|
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”);
(9分)O3氧化海水中的I-是大气中碘的主要来源,将O3通入稀硫酸酸化的NaI溶液中进行模拟研究。
(1)为探究外界条件对I2生成速率的影响,做了如下三组实验,填写表中的空白处。
编号 |
实验目的 |
反应物 |
反应前溶液的pH |
温度 |
1 |
对照组 |
O3+NaI+H2SO4 |
5.2 |
25℃ |
2 |
①__________ |
O3+NaI+H2SO4+FeCl2 |
5.2 |
②_____ |
3 |
探究温度对反应速率的影响 |
O3+NaI+H2SO4 |
③_______ |
5℃ |
(2)为测定生成I2的量,用移液管取20.00mL反应后溶液于锥形瓶中,用 c mol·L-1的Na2S2O3标准液滴定,消耗V mLNa2S2O3溶液。
已知:①H2S2O3是一种弱酸;②2Na2S2O3+ I2= Na2S4O6+2NaI
①该滴定实验中除烧杯、锥形瓶外,还需要的玻璃仪器是_____________;
②该实验中可选用_______(填物质名称)作指示剂。
③反应后溶液中碘的含量为_________ g·L-1。
④甲同学认为在滴定前应微热溶液,以排除溶液中溶解的O3和O2,不然会使滴定结果偏_____(填“低”或“高”)。
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 。
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.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
Ⅰ已知:Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2↑ + S↓ + H2O某同学探究影响硫代硫酸钠与稀硫酸反应速率的因素时,设计了如下系列实验:
实验序号 |
反应温度/℃ |
Na2S2O3溶液 |
稀H2SO4 |
H2O |
||
V/mL |
c/(mol/L) |
V/mL |
c/(mol/L) |
V/mL |
||
① |
20 |
10.0 |
0.10 |
10.0 |
0.50 |
0 |
② |
40 |
V1 |
0.10 |
V2 |
0.50 |
V3 |
③ |
20 |
V4 |
0.10 |
4.0 |
0.50 |
V5 |
(1)该实验①、②可探究 对反应速率的影响,因此V1= ,V2= ;V3= ;
(2)实验①、③可探究 对反应速率的影响,因此V4= ,V5= ;
(3)下列有关该的相关叙述正确的是
A.实验前,应先在一张白纸上用黑墨水笔在白纸上画粗浅一致的“+”字,衬在锥形瓶底部,实验中记录反应开始到产生的浑浊将锥形瓶底部的“+”字刚好完全遮盖所需的时间
B.该实验所需的计量仪器有量筒、温度计
C.实验时,应先将量取的Na2S2O3 和H2SO4溶液混合,然后置于相应温度的热水浴中反应,记录每组反应所需时间
D.每组实验至少需要两支量筒
(4)实验过程中为什么不用测量一定时间内放出SO2气体的量来表示该反应的化学反应速率的大小? 。
Ⅱ利用反应:I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI可以定量测定市售硫代硫酸钠(Mr=158)的纯度,现在称取Wg硫代硫酸钠固体样品,配成250mL的溶液,取25.00mL置于锥形瓶中,加入指示剂,用含有I2为amol/L的碘水滴定,消耗碘水bmL,则:
(1)验过程中滴定管应该选择的是 (酸式或碱式)滴定管,滴定前可以选择 做指示剂,滴定终点的现象为
(2)对于该滴定实验的有关操作或误差分析正确的是 。
A.滴定前,应对滴定管、锥形瓶进行润洗操作
B.滴定过程中,标准液滴到锥形瓶外,会使所测结果偏大
C.滴定管在滴定开始时尖嘴有气泡,滴定完成后气泡消失,则所测得的纯度将会偏小
D.滴定前仰视读数而滴定结束时俯视读数,则所测得的纯度将会偏小
(3)样品中硫代硫酸钠纯度的表达式为 。