高中化学探究影响盐类水解平衡的因素实验题

草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快。某学习小组结合化学反应原理提出猜想与假设，并设计了一系列实验进行探究。
实验Ⅰ：在2支试管中分别加入5 mL等浓度的H₂C₂O₄溶液，在其中一支试管中先加入少量MnSO₄固体再各加入5滴0.1 mol·L^-1 KMnO₄溶液。记录溶液褪色时间，如表1：

试 管	未加MnSO4的试管	加有MnSO4的试管
褪色时间	30 s	2 s

［表1］
实验Ⅱ：另取2支试管分别加入5 mL等浓度的H₂C₂O₄溶液，在其中一支试管中先加入10滴稀硫酸，再各加入5滴0.1 mol·L^-1 KMnO₄溶液。记录溶液褪色时间，如表2：

试 管	未滴加稀硫酸的试管	滴加了稀硫酸的试管
褪色时间	100 s	90 s

［表2］
实验Ⅲ：另取3支试管分别加入5 mL等浓度H₂C₂O₄溶液，然后在试管中先分别加入10滴、1 mL、2 mL稀硫酸溶液，再各加入5滴0.1 mol·L^-1 KMnO₄溶液，然后置于温度为65℃的水浴中加热。记录溶液褪色时间，如表3：

试 管	滴入10滴稀硫酸的试管	加入1 mL稀硫酸的试管	加入2 mL稀硫酸的试管
褪色时间	70 s	100 s	120 s

［表3］
（1）实验Ⅰ得出的结论是_____。
（2）比较实验Ⅱ、Ⅲ得出的结论正确的是：_____。[来
①温度对该反应速率有影响
②硫酸对草酸和KMnO₄溶液的反应有影响
③加入少量硫酸，可促进草酸和KMnO₄溶液反应，而加入大量硫酸，反应速率比较小
④在酸性范围内，pH值越小对反应越有利[
（3）写出草酸溶液与酸性KMnO₄溶液反应的离子方程式：____。实验室利用该反应标定未知浓度H₂C₂O₄溶液，滴定终点的现象是：溶液颜色_____，且30 s不改变。滴定完成后仰视读取KMnO₄溶液体积会导致测得H₂C₂O₄溶液的浓度____（选填：偏大、偏小、无影响）。
（4）有同学根据查阅的资料提出KMnO₄溶液氧化H₂C₂O₄的反应历程为：

上述实验中，实验_____可证明这个历程是可信的。

硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)俗称大苏打，照相业中用作定影剂。Na₂S₂O₃易溶于水，在酸性溶液中与酸反应有单质硫和SO₂生成。
（1）Na₂S₂O₃溶液与稀硫酸混合反应可用于探究外界条件对反应速率的影响，完成有关的实验设计表(已知各溶液体积均为5 mL)：

实验编号	T/K	c(Na2S2O3)/ mol·L^－1	c(H2SO4)/ mol·L^－1	实验目的
①	298	0．1	0．1	实验①和②探究温度对该反应速率的影响； 实验①和③探究反应物浓度对该反应速率的影响
②	308
③		0．2

（2）Na₂S₂O₃还具有很强的还原性，Na₂S₂O₃溶液与足量氯水反应的化学方程式为：
________                                                (提示：S元素被氧化为SO₄^2-)。
（3）现有一瓶Na₂S₂O₃固体，可能含有Na₂SO₄固体，请设计实验验证，写出实验步骤、预期现象和结论。限选试剂：1 mol·L^－1 H₂SO₄、1 mol·L^－1 HNO₃、1 mol·L^－1 HCl、1 mol·L^－1 NaOH、0．1 mol·L^－1 Ba（NO₃）₂、0．1 mol·L^－1 BaCl₂、0．01 mol·L^－1 KMnO₄、蒸馏水。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量固体于试管A中，加蒸馏水溶解。
步骤2：向试管A加入
步骤3：取步骤2的少量上层清液于试管B中，

 

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1、2所示的实验。请回答相关问题。

（1）定性分析：如图1可通过观察       ，定性比较得出结论。有同学提出将FeCl₃改为0.05 mol/L Fe₂(SO₄)₃更为合理，其理由是       。
（2）定量分析：如图2所示，实验时均生成40 mL气体，其它可能影响实验的因素均已忽略。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3所示。
①写出H₂O₂在二氧化锰作用下发生反应的化学方程式                。
②实验时放出气体的总体积是        mL。
③A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为：   ＞   ＞   ＞   。
解释反应速率变化的原因                   。
④H₂O₂的初始物质的量浓度是            （请保留两位有效数字）。

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）.

某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，进行了如下实验：
（一）制取氧化铜
①称取2 gCuSO₄·5H₂O研细后倒入烧杯，加10 mL蒸馏水溶解；
②向上述CuSO₄溶液中逐滴加入NaOH溶液，直到不再产生沉淀，然后将所得混合物加热至沉淀全部变为黑色；
③将步骤②所得混合物过滤、洗涤，晾干后研细备用。
回答下列问题：
（1）上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是_______________（填实验序号），步骤②中加热所用仪器的名称是___________________；
（2）步骤③中洗涤沉淀的操作是___________________________________。
（二）证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较
用下图装置进行实验，实验时均以生成25 mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略，相关数据见下表：

实验序号	KClO3质量	其它物质质量	待测数据
④	1.2 g	无其他物质
⑤	1.2 g	CuO  0.5 g
⑥	1.2 g	MnO2  0.5 g

回答下列问题：
（3）上述实验中的“待测数”据指_____________；
（4）本实验装置图中量气装置B由干燥管、乳胶管和50 mL滴定管改造后组装而成，此处所用滴定管是___________（填“酸式”或“碱式”）滴定管；
（5）若要读取实验⑤中干燥管内收集的气体体积，应注意 ____________________
____________________________________________________；
⑹为探究CuO在实验⑤中是否起催化作用，需补做如下实验（无需写出具体操作）：
a．_______________________________，
b．CuO的化学性质有没有改变

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。_______________________________________________________

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）请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	为以下实验作参考	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下图。

（2）请根据上图实验①曲线，计算降解反应在50~150s内的反应速率：
υ（p-CP）=             mol·L^-1·s^-1
（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，                                   。
（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                         。

某实验小组为确定过氧化氢分解的最佳催化条件，用如图实验装置进行实验，反应物用量和反应停止的时间数据如下：
 
分析表中数据回答下列问题，
(1)相同浓度的过氧化氢的分解速率随着二氧化锰用量的增加而____________。
(2)从实验效果和“绿色化学”的角度考虑，双氧水的浓度相同时，加入_____g的二氧化锰为较佳选择。
(3)该小组的某同学分析上述数据后认为：“当用相同质量的二氧化锰时，双氧水的浓度越小，所需要的时间就越少，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确_______理由是_________________。

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(标况)，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       min，原因是          ；
(2)哪一段时段的反应速率最小      min，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；BNa₂SO₄溶液；C.NaNO₃溶液；D.CuSO₄溶液；E.Na₂CO₃溶液，你认为可行的
是           (填写字母代号)。

某探究小组用测量HNO₃与大理石反应过程中因二氧化碳逸出质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。限选试剂：（实验过程中不考虑稀硝酸的挥发）
1.0mol·L^－1 HNO₃、2.0mol·L^－1 HNO₃、细颗粒大理石、粗颗粒大理石、35 ℃水浴
(1)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	粗颗粒大理石
②	常温	粗颗粒大理石	2.0
③		粗颗粒大理石	2.0
④	常温		2.0

 
以上表格中实验①、③、④空格处应填           、           、            。
(2)整个实验中应控制的不变量是硝酸溶液体积和             。
(3)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、胶头滴管、秒表、玻璃棒、锥形瓶、药匙、胶塞等仪器外，必需的玻璃仪器还有        。
②干燥管中应放置的试剂是      。
A．碱石灰              B．无水CaCl₂固体
C．生石灰             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”)。

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。
（1）实验一：取等物质的量浓度等体积H₂O₂溶液分别进行下列实验，实验报告如下表所示。

序号	条件	现象	结论
温度/℃	催化剂
1	40	FeCl3溶液
2	20	FeCl3溶液
3	20	MnO2
4	20	无

 
试回答：实验1、2研究的是其他条件相同时        对H₂O₂分解速率的影响。
（2）实验二：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，该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__________________________。

②定量分析：为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用乙图装置进行定量实验。完成该实验应该测定的实验数据是____________________________________________。

某学生为了探究锌与盐酸反应过程中速率变化。在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉，标准状况下测得数据累计值如下：

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

 
（1）在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 min时间段中，反应速率最大的时间段是            ，原因为            ；反应速率最小的时间段是           ，原因为                         。
（2）在2～3min时间段内，用盐酸的浓度变化表示的反应速率为                  。
（3）为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量，在盐酸中分别加入等体积的下列溶液：
A .蒸馏水    B .Na₂SO₄溶液       C. NaNO₃溶液      D. CuSO₄溶液     E. Na₂CO₃ 溶液,
你认为可行的是                      。

某化学学习小组借助下列装置(夹持装置已略)及相关试剂粗略测量空气中O₂的体积百分数。

(1)实验前用碱液清洗铁钉，再用0．100mol/L的H₂SO₄溶液浸泡至有气泡产生。用H₂SO₄溶液浸泡的目的是_____                               。
(2)为尽量减小误差，下列操作的正确顺序是______        (填序号）。
①装人铁钉②插入注射器向铁钉表面滴入适量 NaCl溶液并打开止水夹③将导管口浸入品红溶液④塞 上单孔活塞⑤检查装置气密性
(3)实验中试管内发生的总反应为__       ____                                ；用该实验方案测量空气中O₂的体积百分数时应测量的数据是：①导管与试管内部空间总体积，②______               。
(4) 实验时发现上述测量过程因反应较慢耗时较长，对其影响因素作如下分析，请补充 写出假设三：
假设一：电解质溶液的PH不同
假设二_:NaCl溶液的浓度不同
假设三：                     
(5)借助上述实验装置，通过调节溶液的pH验证假设一，获得了如下实验数据：

①当pH=2时，没有观察到稳定液柱形成的原因是__              ____      
②根据实验数据分析，为缩短实验测定时间，pH的最佳范围是______        
③按上述实验装置，设计实验证明假设二。
第一步：___________                   ；
第二步_:：相同温度下，加入系统表面积的铁钉，组装两套完全相同的上述装置，分别用注射器将NaCl溶液滴入铁钉表面；
第三步：记录形成稳定液柱所用时间和液柱的高度，比较分析数据得出结论。

(15分) 某同学设计了如下图所示装置（部分夹持装置已略去），该装置可以用来进行多项
实验研究。

请回答：
（1）用上述装置探究影响化学反应速率的因素。
①圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是      。
②用上述装置进行实验，以生成9.0 mL气体为计时终点，结果为t₁＞t₂。

序号	V(H2SO4)/mL	c(H2SO4)/mol·L^－1	t/s
Ⅰ	40	1	t1
Ⅱ	40	4	t2

 
比较实验Ⅰ和Ⅱ可以得出的实验结论是      。
③若将锌片换成含杂质的粗锌片，且控制其他条件使其与上述实验完全一致，所测得的反应速率均大于上述实验对应的数据。粗锌片中所含杂质可能是（填序号）      。
a．石墨        b．银      c．铜          d．沙粒（二氧化硅）
（2）用上述装置测定粗锌片的纯度。
①连接好装置，检查装置气密性，称量粗锌片mg置于圆底烧瓶中，滴加足量稀硫酸，充分反应直至不再产生气体为止，测得气体体积为VL，则粗锌片的纯度为      。
②本实验在读数前对量气管的操作是      。
③本套装置中若考虑滴入的稀硫酸的体积（假设其它操作都正确），则测得的气体的体积将      。（填“偏大”、“偏小”或“无影响”，）
（3）用上述装置验证生铁在潮湿空气中会发生吸氧腐蚀。
①圆底烧瓶中的试剂可选用（填序号）      。
a．NH₄Cl溶液       b．C₂H₅OH           c．Na₂CO₃溶液       d．稀硫酸
②能证明生铁在潮湿空气中会发生吸氧腐蚀的现象是      。

食盐中含有一定量的镁、铁等杂质，加碘盐中碘的损失主要是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的。
已知：①氧化性： ＞Fe^3＋＞I₂；还原性：＞I^－；②KI＋I₂KI₃
（1）某学习小组对加碘盐进行如下实验：取一定量某加碘盐(可能含有KIO₃、KI、Mg^2＋、Fe^2＋、Fe^3＋)，用适量蒸馏水溶解，并加稀盐酸酸化，将所得溶液分为4份。第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色；第二份试液中加足量KI固体，溶液显淡黄色，用CCl₄萃取，下层溶液显紫红色；第三份试液中加入适量KIO₃固体后，滴加淀粉试剂，溶液不变色。
①向第四份试液中加K₃Fe(CN)₆溶液，根据是否得到具有特征蓝色的沉淀，可检验是否含有   （用离子符号表示），蓝色的沉淀是_______（用化学式表示）。
②第二份试液中加入足量KI固体后，反应的离子方程式为：______、______
（2）KI作为加碘剂的食盐在保存过程中，由于空气中氧气的作用，容易引起碘的损失写出潮湿环境下KI与氧气反应的化学方程式：_________________。
将I₂溶于KI溶液，在低温条件下，可制得KI₃·H₂O。该物质不适合作为食盐加碘剂，其理由是_________________________________。
（3）某同学为探究温度和反应物浓度对反应2IO₃^－＋5SO₃^2－＋2H^＋=I₂＋5SO₄^2－＋H₂O的速率的影响，设计实验如下表所示：

	0.01mol·L^－1KIO3 酸性溶液(含淀粉) 的体积/mL	0.01mol·L^－Na2SO3 溶液的体积/mL	H2O的 体积/mL	实验 温度 /℃	溶液出现 蓝色时所 需时间/s
实验1	5	V1	35	25	t1
实验2	5	5	40	25	t2
实验3	5	5	V2	0	t3

 
表中数据：t₁     t₂（填“>”、“<”或“=”）；表中V₂=___________mL