高中化学探究影响盐类水解平衡的因素实验题

(14分)影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法通过图1所示装置研究反应速率的有关问题。

图1                          图2
⑴取一段镁条，用砂纸擦去表面的氧化膜，使镁条浸入锥形瓶内足量的稀盐酸中。足量镁条与一定量盐酸反应生成H₂的量与反应时间的关系曲线如图2所示。
①请在图3 的方框中画出上述反应的速率与时间的关系曲线。

图3
②在前4min内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，在4min之后，反应速率逐渐减慢，请简述其原因：___________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
（2）某同学发现，纯度、质量、表面积都相同的两铝片与H⁺浓度相同的盐酸和硫酸在同温同压下反应时产生氢气的速率差别很大，铝和盐酸反应速率更快。他决定对其原因进行探究。填写下列空白：
①该同学认为：由于预先控制了反应的其他条件，那么，两次实验时反应的速率不一样的原因，只有以下五种可能：
原因Ⅰ：Cl^－对反应具有促进作用，而SO2－ 4对反应没有影响；
原因Ⅱ：Cl^－对反应没有影响，而SO2－ 4对反应具有阻碍作用；
原因Ⅲ：____________________________________________________；
原因Ⅳ：Cl^－、SO2－ 4均对反应具有促进作用，但Cl^－影响更大；
原因Ⅴ：________________________________________________________。
②该同学设计并进行了两组实验，即得出了正确结论。他取了两片等质量、外形和组成相同、表面经过砂纸充分打磨的铝片，分别放入到盛有同体积、c(H⁺)相同的稀硫酸和盐酸的试管（两试管的规格相同）中：
a．在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体，观察反应速率是否变化；
b．在盛有盐酸的试管中加入少量Na₂SO₄或K₂SO₄固体，观察反应速率是否变化。
若观察到实验a中_________________________，实验b中________________________，则说明原因Ⅰ是正确的。依次类推。该同学通过分析实验现象，得出了结论：Cl^－对反应具有加速作用。

Ⅰ.某学校研究性学习小组开展“不同条件对化学反应速率影响的探究”课题，选用4 mL 0.01 mol·L^-1KMnO₄溶液与2 mL 0.1 mol·L^-1 H₂C₂O₄溶液进行实验，改变条件如下：

组别	10%硫酸的体积（mL）	温度/℃	其他物质
①	2 mL	20
②	2 mL	20	10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                                                 。
Ⅱ.该小组查阅资料得知：C₂O₄^2-＋MnO₄^－＋H^＋→ CO₂↑＋Mn^2＋＋H₂O（未配平）,欲利用该反应测定某草酸钠（Na₂C₂O₄）样品中草酸钠的质量分数。该小组称量1.34 g草酸钠样品溶于稀硫酸中，然后用0.200 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”），请说明理由                 。
（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         。

某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）：

时间（min）	1	2	3	4	5
氢气体积（mL）	50	120	232	290	310

①哪一时间段（指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 min）反应速率最大       ，原因是     
                              。
②哪一段时段的反应速率最小       ，原因是              。
③如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液： A 蒸馏水、 B NaCl溶液、 C NaNO₃溶液、 D CuSO₄溶液、 E Na₂CO₃溶液，你认为可行的是      。（填字母序号）

某探究小组用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应过程中溶液紫色消失快慢的方法，研究影响反应速率的因素。实验条件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的浓度可选择0.010 mol·L^-1、0.0010 mol·L^-1，催化剂的用量可选择0.5 g、0 g，实验温度可选择298 K、323 K。每次实验KMnO₄酸性溶液的用量均为4 mL、H₂C₂O₄溶液（0.10 mol·L^-1）的用量均为2 mL。
⑴ 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	酸性KMnO4溶液的浓度／mol·L^-1	实验目的
①	298	0.5	0.010	a. 实验①和②探究酸性KMnO4溶液的浓度对该反应速率的影响； b. 实验①和   探究温度对该反应速率的影响； c. 实验①和  探究催化剂对该反应速率的影响。
②
③
④

⑵ 某同学对实验①和②分别进行了三次实验，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：

实验编号	溶液褪色所需时间 t / min
第1次	第2次	第3次
①	14.0	13.0	11.0
②	6.0	7.0	7.0

① 实验②中用KMnO₄的浓度变化来表示的平均反应速率为           （忽略混合前后溶液的体积变化）。
② 该同学分析上述数据后得出“当其他条件相同的情况下，酸性KMnO₄溶液的浓度越小，所需要的时间就越短，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确       （填“是”或“否”）。他认为不用经过计算，直接根据表中褪色时间的长短就可以判断浓度大小与反应速率的关系，你认为是否可行        （填“是”或“否”），若不可行（若认为可行则不填），请设计可以直接通过观察褪色时间的长短来判断的改进方法：                                                                     。

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），设计如下对比试验。
（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/K	pH	c/10^-3mol·L^-1
H2O2	Fe^2+
①	为以下实验作参照	298	3	6.0	0.30
②	探究温度对降解反应速率的影响
③		298	10	6.0	0.30

 [数据处理]实验测得p—CP的浓度随时间变化的关系如图，①②③分别代表以上三组实验测得的数据曲线。

（2）请根据实验①曲线，计算降解反应在50~150s内的平均反应速率；v(p—CP)=                     mol·L^-1·s^-1。
（3）实验①、②表明温度升高，该降解反应速率_____。 (增大或减小)但其他文献表明，温度过高时（如接近100℃）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，                            __
（5）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：

为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：
 
（1）定性分析：如图甲可通过观察                                      现象，定性比较得出结论。有同学提出将Cu SO₄改为CuCl₂更为合理，其理由是      　　　　　，
（2）定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其它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  　        　        。
（3）加入0.10 mol MnO₂粉末于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。
①实验时放出气体的总体积是             mL。
②A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为_____＞____＞____＞____。
③解释反应速率变化的原因                                                   。

(12分)某同学为了探究锌与硫酸反应过程中的速率变化，他在100mL稀硫酸中加入足量的锌粉，标况下用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)：

时间(min)	1	2	3	4	5
氢气体积(mL)(标准状况)	50	120	232	290	310

(1)哪一时间段(指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min)反应速率最大______________，原因是______________________________________________。
(2)哪一时间段的反应速率最小________________，原因是___________________。
(3)求2～3分钟时间段以硫酸的浓度变化来表示的该反应速率(设溶液体积不变，要写出计算过程)______________________________________________________。
(4)该同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
①上述实验中涉及到的离子反应方程式有                                            
                                      ；
②硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是                               ；
③实验室中现有Na₂SO₄、MgSO₄、Ag₂SO₄、K₂SO₄等4种溶液，可与实验中CuSO₄  溶液起相似作用的是                 ；
④该同学通过实验进一步研究了硫酸铜的量对氢气生成速率的影响。该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO₄溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO₄溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因
                                          。

影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。
实验一：他们利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸（0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L），设计实验方案来研究影响反应速率的因素。

(1)甲同学研究的实验报告如下表：

实 验 步 骤	现 象	结 论
①分别取等体积的2 mol/L硫酸于试管中； ②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg。	反应快慢： Mg>Fe>Cu	反应物的性质越活泼，反应速率越快。

该同学的实验目的是研究_____________对反应速率的影响；
根据控制变量法，要得出正确的实验结论，还需控
制的实验条件是保持______条件相同。
(2)乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用下图装置进行定量实验。完成该实验应选用的实验药品是____；应该测定的实验数据是________________________。

实验二：已知2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑，在高锰酸钾酸性溶液和
草酸溶液反应时，发现开始一段时间，反应速率较慢，溶液褪色不明显；但不久突然褪色，反应速率明显加快。
(1) 针对上述实验现象，某同学认为KMnO₄与H₂C₂O₄反应是放热反应，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，你的猜想还可能是_____的影响。
(2)若用实验证明你的猜想，除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液试剂外，还需要选择的试剂最合理的是_______
A、硫酸钾         B、硫酸锰         C、水      D、氯化锰

(12分)Ⅰ试写出中学阶段常见的两种制取氧气的化学方程式：
                                 ；                                       。
Ⅱ.实验室中通常用MnO₂作催化剂分解过氧化氢，已知CuSO₄溶液对过氧化氢的分解也具有催化作用，某实验兴趣小组同学猜想其他盐溶液也可能在这个反应中起同样的作用，于是他们做了以下探究。请你帮助他们完成实验报告：
(1)实验过程：在一支试管中加入5 mL 5%的H₂O₂溶液，然后滴入适量的FeCl₃溶液，把带火星的木条伸入试管。
实验现象：                                                  。
实验结论：FeCl₃溶液可以催化分解H₂O₂。
(2)已知FeCl₃在水中可解离出Fe^3＋和Cl^－，同学们提出以下猜想：
甲同学的猜想：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的H₂O；
乙同学的猜想：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Fe^3＋；
丙同学的猜想：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Cl^－。
你认为最不可能的是       同学的猜想，理由是                            。
(3)同学们对余下的两个猜想，用实验进行了探究，并记录如下,请你仔细分析后填表：
实验过程 实验现象 结论

实验过程	实验现象	结论
向盛有5 mL 5%的H2O2溶液的试管中滴入少量的 HCl，把带火星的木条伸入试管.	无明显现象
向盛有5 mL 5%的H2O2溶液的试管中滴入少量的Fe2(SO4)3，把带火星的木条伸入试管.	试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃

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：
____________________________________。

(10分)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用带刻度的集气瓶排水法收集氢气，每隔1分钟记录一次数据（累计值）：

时间（min）	1	2	3	4	5
氢气体积（mL）	50	120	232	290	310

（1）从0～3分钟时间段内，产生氢气的速率是如何变化的？答：___________________           ，造成这种变化的主要因素是____________；从3～5分钟时间段内，产生氢气的速率是如何变化的？
答：_________________，造成这种变化的主要因素是_________________。
（2）在盐酸中分别加入等体积的下列溶液，能减缓反应速率而又不减少产生氢气的量的是__________（双选题，漏选得1分，多选错选得0分）。
A．蒸馏水    B．CuSO₄溶液    C．Na₂CO₃溶液    D．NaCl溶液
（3）在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5分钟五个时间段中，反应速率最大的是在         分钟时间段内，在该时间段内盐酸的反应速率为                         mol·L^-1 min^-1（设溶液体积不变，上述气体体积为标况下数据）。

某研究性学习小组为探究锌与盐酸反应，取同质量、同体积的锌片、同浓度盐酸做了下列平行实验：
实验①：把纯锌片投入到盛有稀盐酸的试管中，发现氢气发生的速率变化如图所示：

实验②：把纯锌片投入到含FeCl₃的同浓度工业稀盐酸中，发现放出氢气的量减少。
实验③：在盐酸中滴入几滴CuCl₂溶液，生成氢气速率加快。
试回答下列问题：
（1）试分析实验①中t₁～t₂速率变化的主要原是                                  ，t₂～t₃速率变化的主要原因是                                                 。
（2）实验②放出氢气的量减少的原因是(用离子方程式表示)                        。
（3）某同学认为实验③反应速率加快的主要原因是因为形成了原电池，你认为是否正确？
     （填“正确”或“不正确”）。
请选择下列相应的a或b作答。
a、若不正确，请说明原因：                                                  
b、若正确则写出实验③中原电池的正极电极反应式：_________________________

(12分)影响化学反应速率的因素很多，某校化学小组用实验的方法进行探究。
实验一：他们只利用Cu、Fe、Al和不同浓度的硫酸(0.5 mol·L^－1、2 mol·L^－1、
18.4 mol·L^－1)。设计实验方案来研究影响反应速率的因素。
甲同学研究的实验报告如下表：

实验步骤	现象	结论
①分别取等体积的2 mol·L^－^1的硫酸于试管中	反应速率Al>Fe，Cu不反应	金属的性质越活泼，反应速率越快
②__________

（1）甲同学表中实验步骤②为                                          
（2）甲同学的实验目的是                                              
要得出正确的实验结论，还需控制的实验条件是                       
（3）乙同学为了更精确的研究浓度对反应速率的影响，利用下图所示装置进行定量实验。乙同学在实验中应该测定的数据是                       

（4）乙同学完成该实验应选用的实验药品是                                  
该实验中不选用某浓度的硫酸，理由是                                     

某研究性学习小组设计了如下二组实验:
（I）实验验证元素周期律中, 非金属元素的非金属性越强，对应的最高价含氧酸的酸性就越强。设计了如下图装置以验证氮、碳、硅元素的非金属性强弱。

设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸，常温下可与铜反应；B是块状固体；打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到有白色沉淀生成。
(1)写出所选用物质的化学式：
A：              ，B：              ，C：              。
(2)写出烧杯中发生反应的离子方程式：                               。
(Ⅱ )为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂的催化效果，甲、乙两位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                                                         
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             ，或者将FeCl₃溶液改成物质的量浓度为              mol/L的Fe₂(SO₄)₃溶液。

（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                                       。

“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	t1

回答下列问题：
（1）该实验的目的是                                                   。
（2）显色时间t₁＝          。
（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t₂的范围为       （填字母）。
A．<22.0s        B．22.0～44.0s    C．＞44.0s       D．数据不足，无法判断
（4）通过分析比较上表数据，得到的结论是                                     。