高中化学探究影响盐类水解平衡的因素实验题

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Fe²⁺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298K或313K（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）。

[数据处理]实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如图。

（2）请根据右上图实验①曲线，计算降解反应在50~150s内的反应速率：
（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，                                   。
[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：                         。

某实验小组对H₂O₂的分解做了如下探究：
（1）下表是该实验小组研究影响H₂O₂分解速率的因素时记录的一组数据：
用10ml H₂O₂制取150ml（标准状况下）O₂所需的时间（s）

反应条件 时间（s） 反应条件 时间（s） 浓度	30%H2O2	15%H2O2	10%H2O2	5%H2O2
无催化剂、不加热	几乎不反应	几乎不反应	几乎不反应	几乎不反应
无催化剂、加热	360	480	t	720
MnO2催化剂、加热	10	25	60	120

 
①该实验小组在设计方案时，考虑了浓度、    、      等因素对H₂O₂分解速率的影响。
②推测t的范围为                       。
（2）将质量相同但聚集状态不同的MnO₂分别加入15 ml 5%的H₂O₂溶液中，并用带火星的木条测试，结果如下：

催化剂（MnO2）	操作情况	观察结果	反应完成所需的时间
粉末状	混合不振荡	剧烈反应，带火星的木条复燃	3.5min
块状	反应较慢，火星红亮但木条未复燃	30min

 
①写出上述实验中发生反应的化学方程式：                                          
②实验结果表明，催化剂的催化效果与                              有关。

用纯净的块状的碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体，请回答：

（1）实验过程如右图所示，分析判断：______段化学反应速率最快，_______段收集的二氧化碳气体最多。
(2)上述反应中,A g块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物消耗的质量随时间的变化曲线由实线表示，在相同的条件下，将B g （A>B）粉末状碳酸钙与足量的同浓度盐酸反应，反应物消耗的质量随时间的变化曲线由虚线表示。则最符合实际情况的图像是________

（3）为了减缓上述反应的速率，欲向溶液中加入下列物质，你认为可行的是_________.                                   
A.蒸馏水      B.氯化钠    C.硝酸钾溶液    D.浓盐酸  E.降温  F加入MnO₂

实验室用H₂O₂分解反应制取氧气时，常加入催化剂以加快反应速率，某研究性学习小组为研究催化剂FeCl₃的量对O₂生成速率的影响，设计了如下三组实验方案（见下表），将表中所给的试剂按一定体积混合后进行反应。

实验编号 试剂	A	B	C
10% H2O2/mL	20.0	V1	V2
2mol/L  FeCl3/ mL	0	5.0	10.0
H2O/ mL	V3	V4	0

按要求回答下列问题：
（1）欲用右图装置来比较该反应的反应速率快慢，当反应物的浓度、用量及其他影响速率的条件确定之后，可以通过测                   推(计)算反应速率。

（2）为实现实验目的，则V₁=   ，V₂=   ；
V₃=    ，V₄=   。
（3）根据你所掌握的知识判断，在上述实验中反应速率最快的可能是     （填“实验编号”）
（4）已知Fe³⁺催化H₂O₂分解的机理可分两步反应进行，其中第一步反应为：2Fe³⁺ + H₂O₂ ==2Fe²⁺ + O₂↑+ 2H⁺，则第二步反应的离子方程式为：
                                             。

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：S₂O₈^2-+2I^-═2SO₄^2-+I₂（慢），I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+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，溶液颜色将由无色变成为    色。为确保能观察到该现象，S₂O₃^2—与S₂O₈^2—初始的物质的量需满足的范围为：n（S₂O₃^2—）：n（S₂O₈^2—）      。
（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（S₂O₈^2—）～ 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。

某同学用相同质量的锌和相同浓度足量的稀盐酸反应得到实验数据如下

实验编号	锌的状态	反应温度/℃	收集100mL氢气所需时间
①	薄片	15	200
②	薄片	25	90
③	粉末	25	10

（1）该实验的目的是研究        、        对锌和稀盐酸反应速率的影响。
（2）实验①和②表明                                    ；
（3）能表明固体的表面积对反应速率影响的实验编号是       和         。
（4）要加快该反应速率，除了上述表中的因素外，你试举出两条                    。 

(10分)经研究知Cu^2＋对H₂O₂分解也具有催化作用，为比较Fe^3＋和Cu^2＋对H₂O₂分解的催化效果，某研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。回答相关问题：
(1) 定性分析：如图甲可通过观察____________________________________，定性比较得出结论。有同学提出将FeCl₃改为Fe₂(SO₄)₃更为合理，其理由是____________________________________________________________________，
写出H₂O₂在二氧化锰作用下发生反应的化学方程式
____________________________________________________________________。

(2) 定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。图中仪器A的名称为________，实验中需要测量的数据是___________________________________________________________。
检查乙装置气密性的方法是
____________________________________________________________________。
(3) 0.6 mol X气体和0.6 mol Y气体混合于2 L密闭容器中，发生如下反应：
2X(g)＋Y(g)===nZ(g)＋2W(g)， 2 min末生成0.2 mol W，若测得以Z的物质的量浓度变化表示的反应速率为0.1 mol／(L·min)，则前2 min内，用X的物质的量浓度变化表示的平均反应速率为________；2 min末时Y的物质的量浓度为________；化学方程式中，Z的化学计量数n＝________。
(4) 在一定温度下，反应：2A(s)＋2B(g)  C(g)＋D(g)在恒容容器中进行，不能说明该反应已经达到平衡的是________

A．容器内的压强不随时间而变化

B．混合气的密度不再随时间而变化

C．A的质量不再改变

D．平衡混合气体的平均相对分子质量不再改变

为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果甲乙两组同学分别设计了如图一、图二所示的实验。

（1）图一可通过观察_____________________________ 现象来定性比较得出结论。有同学提出将CuSO₄改为CuCl₂更为合理，其理由是__________________________，
你认为还可以作其他何种改进？ _____________________________________________。
（2）图二可用于定量比较反应的快慢，检查图二装置气密性的方法是               。
利用图二做实验时需测量的数据是                               。

某探究小组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度的因素。
实验药品：2.0 mol/L盐酸、4.0 mol/L盐酸、2.0 mol/L硫酸、4.0 mol/L硫酸、相同大小的铝片和铝粉(金属表面氧化膜都已除去)；每次实验各种酸的用量均为50.0 mL，金属用量均为9.0 g。
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
4.0 mol/L 盐酸	少量气泡	较多气泡	大量气泡	反应剧烈	铝片耗尽
2.0 mol/L 硫酸	无明显现象	极少量 气泡	少量气泡
4.0 mol/L 硫酸	无明显现象	少量气泡	有比较连续的气泡

 
请回答下列问题：
(1)写出铝与盐酸反应的离子方程式：                            。
(2)反应在1～15min内，铝与盐酸的反应速率逐渐增大，其原因是     。
(3)根据以上探究“铝与稀盐酸和稀硫酸的反应速率存在差异的原因”，你能对原因作出哪些假设或猜想：       (写出一种即可)。
Ⅱ.乙同学设计了如下影响反应速率因素的实验。请你根据实验目的帮助该同学完成以下实验设计表：

实验目的	实验 编号	温度 /℃	金属铝的 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	铝片	4.0
②
③
④

 

酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、黏合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应：
CH₃COOH＋C₂H₅OHCH₃COOC₂H₅＋H₂O
请根据要求回答下列问题：
（1）欲提高乙酸的转化率，可采取的措施有：__________、__________等。
（2）若用如图所示的装置来制备少量的乙酸乙酯，产率往往偏低，其原因可能为________、________等。

（3）此反应以浓硫酸为催化剂，可能会造成__________、__________等问题。
（4）目前对该反应的催化剂进行了新的探索，初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催化剂，且能重复使用。实验数据如下表所示（乙酸和乙醇以等物质的量混合）。

同一反应时间		同一反应温度
反应温度/℃	转化率（%）	选择性（%）*		反应时间/h	转化率（%）	选择性（%）*
40	77.8	100		2	80.2	100
60	92.3	100		3	87.8	100
80	92.6	100		4	92.3	100
120	94.5	98.7		6	93.0	100

 
①根据表中数据，下列________（填字母）为该反应的最佳条件。
A．120 ℃，4 h     B．80 ℃，2 h
C．60 ℃，4 h  D．40 ℃，3 h
②当反应温度达到120 ℃时，反应选择性降低的原因可能为________。

下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：

实验 序号	金属质 量/g	金属 状态	c(H2SO4)/ (mol·L^－1)	V(H2SO4) /mL	溶液温度/℃	金属消失 的时间/s
反应前	反应后
1	0.10	丝	0.5	50	20	34	500
2	0.10	粉 末	0.5	50	20	35	50
3	0.10	丝	0.7	50	20	36	250
4	0.10	丝	0.8	50	20	35	200
5	0.10	粉 末	0.8	50	20	36	25
6	0.10	丝	1.0	50	20	35	125
7	0.10	丝	1.0	50	35	50	50
8	0.10	丝	1.1	50	20	34	100
9	0.10	丝	1.1	50	30	44	40

 
分析上述数据，完成下列问题：
(1)实验4和5表明________________对反应速率有影响，________反应速率越快，能表明同一规律的实验还有________。(填实验序号)
(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有________。(填实验序号)
(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有________，其实验序号是________。
(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近，推测其原因：
_____________________________________________

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^-1 HNO₃，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：

(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”)。

下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：

实验序号	金属质量/g	金属状态	c（H2SO4） / mol·L^－1	V（H2SO4） / mL	溶液温度/℃	金属消失的时间/s
反应前	反应后
1	0.10	丝	0.5	50	20	34	500
2	0.10	粉末	0.5	50	20	35	50
3	0.10	丝	0.7	50	20	36	250
4	0.10	丝	0.8	50	20	35	200
5	0.10	粉末	0.8	50	20	36	25
6	0.10	丝	1.0	50	20	35	125
7	0.10	丝	1.0	50	35	50	50
8	0.10	丝	1.1	50	20	34	100
9	0.10	丝	1.1	50	30	44	40

分析上述数据，回答下列问题：
（1）实验4和5表明，____________对反应速率有影响，____________反应速率越快，能表明同一规律的实验还有____________（填实验序号）。
（2）仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有____________（填实验序号）
（3）本实验中影响反应速率的其他因素还有________，其实验序号是____________。
（4）实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值（约15℃）相近，推测其原因：_________________。

为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，甲乙两组同学分别设计了如图一、图二所示的实验。
（1）可通过观察图一的现象：                ，而定性比较得出结论。有同学提出将CuSO₄改为CuCl₂更为合理，其理由是              ，你认为还可以作何改进？                     。

图一                      图二
（2）检查图二装置气密性的方法是                        。图二所示实验中需测量的数据是                         。

下面是某研究小组研究的关于不同催化剂对H₂O₂分解反应的催化效率。

催化剂(0.1g)	活性炭	FeCl3	KI	MnO2颗粒状	MnO2粉末状
前15s产生氧气的量(ml)	5	11	7	8	11
前30s产生氧气的量(ml)	8	16	11	11	21
前45s产生氧气的量(ml)	11	20	15	18	35
前60s产生氧气的量(ml)	15	24	20	26	49

 
（1）写出H₂O₂在催化剂作用下分解反应的化学方程式________________________
（2）从上表可以得出：活性炭、FeCl₃、KI 和MnO₂(粉末状)几种催化剂中，催化效率由大到小的顺序是_____________________，
等质量的固体催化剂，颗粒大小对催化效率有什么影响______________________
（3）实验发现新鲜的动物肝脏对H₂O₂的分解也有显著的催化作用，但当往溶液中加入
盐酸，或给溶液加热时，就会失去催化能力，合理的解释是                            
（4）对于FeCl₃的催化作用，有人认为是Fe³⁺起催化作用，有人认为是Cl^-，请你设计一
个实验进行验证。_______________________________________________________