高中化学探究影响盐类水解平衡的因素实验题

碘在科研与生活中有重要作用，某兴趣小组用、0.2%淀粉溶液、、等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响．
已知：（慢）     （快）
（1）向、与淀粉的混合溶液中加入一定量的溶液，当溶液中的　耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，与初始的物质的量需满足的关系为：n（）：n（）．

（2）为探究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：

实验 序号	体积V/ml
溶液	水	溶液	溶液	淀粉溶液
①	10.0	0.0	4.0	4.0	2.0
②	9.0	1.0	4.0	4.0	2.0
③	8.0	Vx	4.0	4.0	2.0

表中Vx=ml，理由是．
（3）已知某条件下，浓度c（）～反应时间t的变化曲线如图13，若保持其它条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c（）～反应时间t的变化曲线示意图（进行相应的标注）．

（4）碘也可用作心脏起捕器电源﹣锂碘电池的材料，该电池反应为： 

已知： 
 
则电池反应的=；碘电极作为该电池的极．

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__________________________。

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		……

 

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 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			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”）；

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

 

(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__________________________。

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）。

Na₂S₂O₈溶液可降解有机污染物4-CP，原因是Na₂S₂O₈溶液在一定条件下可产生强氧化性自由基（SO₄^-）。通过测定4-CP降解率可判断Na₂S₂O₈溶液产生（SO₄^-·）的量。某研究小组探究溶液酸碱性、Fe²⁺的浓度对产生（SO₄^-·）的影响。

（1）溶液酸碱性的影响：其他条件相同，将4-CP加入到不同pH的Na₂S₂O₈溶液中，结果如图a所示。由此可知：溶液酸性增强，                （填 “有利于”或“不利于”）Na₂S₂O₈产生SO₄^-·。
（2）Fe²⁺浓度的影响：相同条件下，将不同浓度的FeSO₄溶液分别加入c(4-CP)=1.56×10^-4 mol·L^－1、c(Na₂S₂O₈)=3.12×10^-3 mol·L^－1的混合溶液中。反应240 min后测得实验结果如图b所示。
已知 S₂O₈^2- + Fe²⁺= SO₄^-·+ SO₄^2- + Fe³⁺，此外还可能会发生：SO₄^-· + Fe²⁺＝SO₄^2- + Fe³⁺
① 实验开始前，检验FeSO₄溶液是否被氧化的试剂是             （化学式）。如被氧化可以观察到的现象是                     。
②当c(Fe²⁺)＝3.2 ×10^-3 mol·L^－1时，4-CP降解率为      %，4-CP降解的平均反应速率的计算表达式为                                。
③当c(Fe²⁺)过大时，4-CP降解率反而下降，原因可能是                         。

（1）已知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l0mL)：

其他条件不变时：探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验_______（填实验编号）；若同时选择实验①、实验②、实验③，测定混合液变浑浊的时问，可探究_____对化学反应速率的影响。
（2）某同学设计如下实验流程探究Na₂S₂O₃的化学性质。

用离子方程式表示Na₂S₂O₃溶液具有碱性的原因_______,实验操作①中测试时pH试纸的颜色应该接近 _______。

A．红色

B．深蓝色

C．黄色

D．绿色

上述流程中实验②、③的目的是为了探究Na₂S₂O₃某种化学性质，你认为是探究了Na₂S₂O₃的______性。

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                 

（1）已知反应：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：

实验编号	实验温度/℃	c（Na2S2O3）/mol·L^-1	V（Na2S2O3）/mL	c（H2SO4）/mol·L^-1	V（H2SO4）/mL	V（H2O）/mL
①	25	0.1	5.0	0.1	10.0	a
②	25	0.1	10.0	0.1	10.0	0
③	25	0.2	5.0	0.1	5.0	b
④	50	0.2	5.0	0.1	10.0	5.0

其他条件不变时：探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验           （填实验编号）；若同时选择实验①②、实验②③，测定混合液变浑浊的时间，可分别探究Na₂S₂O₃浓度和H₂SO₄的浓度对化学反应速率的影响，则表中a和b分别为         和         。
（2）某同学设计如下实验流程探究Na₂S₂O₃的化学性质。

实验操作①中测试时pH试纸的颜色应该接近              。
A．红色       B．黄色     C．深蓝色        D．绿色
上述流程中实验②、③的目的是为了探究Na₂S₂O₃某种化学性质，你认为是探究了Na₂S₂O₃的      性。

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/L K2SO4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                             。

（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__________________________________________。

(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）

某化学实验小组的同学用下列仪器组装两套完全相同的装置定量探究浓度对反应速率的影响。

（1）为达到本实验目的其装置连接顺序为：a连________，________连________.
（2）连接好装置后的下一步操作是            
（3）锥形瓶中发生反应的离子方程式为                       
（4）两套装置的分液漏斗所装的试剂分别为1mol/L硫酸和4mol/L硫酸,该小组同学要测定并记录的数据如下表：

加入的试剂	H2的体积（相同条件下）	反应时间	反应速率
1mol/L硫酸酸	10mL	t1	v1
4mol/L硫酸	10mL	t2	v2

该小组同学通过实验得到的结果是：v₁ 小于v₂，其定量依据是_______________________.
（5）另有一组同学测定了每隔一分钟，锥形瓶中硫酸的浓度，记录结果如下：

请在给定的坐标图中作出v(H₂)-t的图像.

请解释0到4mim时该化学反应速率随时间变化的原因：                                          .
（6）除上述实验方案可定量测定该反应的化学反应速率外，还可能有的实验测定方案有：                      （任写一种）.