高中化学探究影响盐类水解平衡的因素实验题

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	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）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_________________________（填一种方法即可）。
（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，某些金属离子或金属氧化物对H₂O₂的分解起催化作用。为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，该实验小组的同学设计了如下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。请解释化学反应速率变化的原因：_____________。
请计算H₂O₂的初始物质的量浓度为________________(保留两位有效数字)。

为探究MnO₂在此实验中对H₂O₂的分解起催化作用，需补做下列实验（无 需写出具体操作）：
a.                                 ；b.                                  。

某同学分析Zn与稀H₂SO₄的反应。
（1）该反应的离子方程式是      。
（2）制H₂时，用稀硫酸而不用浓硫酸，原因是_________。
（3）已知：Zn（s）+1/2O₂（g）=ZnO（s）             △H=-332kJ/mol
ZnO（s） + H₂SO₄（aq） = ZnSO₄（aq） + H₂O（l）       △H=-112kJ/mol
H₂（g） +1/2 O₂（g） = H₂O（l）                     △H=-286kJ/mol
则Zn与稀H₂SO₄反应生成1mol H₂时的反应热△H=      kJ/mol。
（4）该同学用如下装置进行实验，分析影响反应速率的因素。

实验时，从断开K开始，每间隔1分钟，交替断开或闭合K，并连续计数每1 分钟内从a管流出的水滴数，得到的水滴数如下表所示：

1分钟水滴数（断开K）	34	59	86	117	…	102
1分钟水滴数（闭合K）	58	81	112	139	…	78

分析反应过程中的水滴数，请回答：
①由水滴数58>34、81>59，说明在反应初期，闭合K时比断开K时的反应速率______（填“快”或“慢”），主要原因是_________。
②由水滴数102>78，说明在反应后期，断开K时的反应速率快于闭合K时的反应速率，主要原因是_______。
③从能量转换形式不同的角度，分析水滴数86>81、117>112的主要原因是_______。

（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                

(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”)。

某校老师和学生用相同质量和相同形状的锌片和不同浓度的足量稀盐酸反应得到实验数据如下表所示：

实验编号	盐酸浓度	反应温度/℃	收集100mL氢气所需时间/s
①	1mol/L	15	200
②	1mol/L	25	90
③	2mol/L	25	10

Ⅰ．实验①和②探究的是:（1） __________。该反应的离子方程式为:（2）___________________。
Ⅱ．实验②和③表明:（3）        _____ ，化学反应速率越大；
Ⅲ．除上述条件的改变引起速率的改变外，还可能有那些因素加快上述反应速率:（4）__ ____  ____（列举其中一个因素）
Ⅳ．如果把实验③中锌片换成相同质量的铁片，请比较两种金属中那种产生的氢气多并说明原因:
（5）____       。

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

 

(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”)。

“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

有硫酸酸化的草酸（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/LKMnO4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	__________	______	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）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
_________________________	_________________________

（5）化学小组滴定法测定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）。该KMnO₄溶液的物质的量浓度为_______mol/L。

(10分)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）除如图装置所示的实验用品外，还需要的一件实验用品是______________。
（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）利用该化学反应，试简述测定反应速率的其他方法：________________(写一种)。
Ⅱ.探究化学反应速率的影响因素
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。
(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）表中V_x＝__________mL，t₁、t₂、t₃的大小关系是__________________________。