高中化学探究影响盐类水解平衡的因素实验题

甲、乙两个实验小组分别利用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应进行研究外界因素对反应速率的影响。设计实验方案如下：
甲组：通过测定生成CO₂气体体积的方法来比较化学反应速率的大小。
实验装置如图，实验时分液漏斗中A溶液一次性放入B溶液中

(注：实验中所用KMnO₄溶液均已加人相同量H₂SO₄)：

序号	A溶液	B溶液
①	2 mL 0.1mol/LH2C2O4溶液	4 mL0.01mol/LKMnO4溶液
②	2 mL 0.2mol/LH2C2O4溶液	4 mL0.01mol/LKMnO4溶液

 
(1)如何检查该装置的气密性：                                  。
(2)写出当锥形瓶中加入A溶液后发生的反应的离子方程式(提示：H₂C₂O₄为弱酸)：                     。
(3)该实验探究的是         对化学反应速率的影响。分析所给实验仪器，实现该实验目的还欠缺的仪器：            。你将如何比较①②组化学反应速率大小？你的操作是                       。
乙组：通过测定单位时间内KMnO₄溶液浓度变化来判定反应速率快慢。
25℃时，40 mL 0.001mol/LKMnO₄与38 mL0.1 mol/LH₂C₂O₄和2 mL2.38mol/LH₂SO₄混合液共80 mL中KMnO₄的浓度及对应时段的平均反应速率数据：

时间（min）	4	8	12	16	21	22	23	24	25
c(KMnO4)(10^-4mol/L)	4.58	4.02	3.36	2.25	0.72	0.43	0.23	0.16	0.13
υ(KMnO4) (10^-4mol/(L·min)	υ	0.14	0.17	0.28	0.32	0.29	0.20	0.07	0.03

 
(4)完成上表中υ=   ×10^-4mol/(L·min)。
问题讨论：已知该实验过程中溶液温度几乎不变，但是依据实验数据发现开始阶段速率却在增大。
①你认为引起该反应速率增大的因素是                。
②请设计实验证明你的观点，写出实验步骤及结论：

实验步骤及结论：

 

为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响，某同学做了以下实验，请回答下列问题。

编号	操作	实验现象
①	分别在试管A、B中加入5 mL 5% H2O2溶液，各滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将试管A放入盛有5℃左右冷水的烧杯中浸泡；将试管B放入盛有40℃左右热水的烧杯中浸泡。	试管A中不再产生气泡； 试管B中产生的气泡量增大。
②	另取两支试管分别加入5 mL 5% H2O2溶液和5 mL 10% H2O2溶液	试管A、B中均未明显见到有气泡产生。

 
（1）过氧化氢分解的化学方程式为__________________________________________。
（2）实验①的目的是______________________________________________________。实验中滴加FeCl₃溶液的目的是_________________________________________。
（3）实验②未观察到预期的实验现象，为了帮助该同学达到实验目的，你提出的对上述操作的改进意见是__________________________________（用实验中所提供的几种试剂）。
（4）某同学在50 mL一定浓度的H₂O₂溶液中加入一定量的二氧化锰，放出气体的体积（标准状况下）与反应时间的关系如下图所示，则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最慢的是______________________。

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、③和④探究反应物浓度对该反应速率的影响
②	308
③		0.2
④		0.1

 
（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SO)。
（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 BaCl₂、0.01 mol·L^－1 KMnO₄、蒸馏水。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量固体于试管中，加蒸馏水溶解
步骤2：
步骤3：

已知：将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合，无反应发生。
①向其中滴加双氧水，发生反应：H₂O₂+2H⁺+2Iˉ=2H₂O+I₂；
②生成的I₂立即与试剂X反应，当试剂X消耗完后，生成的 I₂才会遇淀粉变蓝因此，根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间，即可推算：H₂O₂+2H⁺+2Iˉ= 2H₂O+I₂的反应速率。
下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录（各实验均在室温条件下进行）：

编号	往烧杯中加入的试剂及其用量（mL）	催化剂	开始变蓝时间（min）
0．1 mol·Lˉ^1 KI溶液	H2O	0．01 mol·Lˉ^1 X溶液	0．1mol·Lˉ^1 双氧水	1 mol·L^1 稀盐酸
1	20．0	10．0	10．0	20．0	20．0	无	1．4
2	20．0	m	10．0	10．0	n	无	2．8
3	10．0	20．0	10．0	20．0	20．0	无	2．8
4	20．0	10．0	10．0	20．0	20．0	5滴Fe2(SO4)3	0．6

 
（1）已知：实验1、2的目的是探究H₂O₂浓度对H₂O₂+2H⁺+2Iˉ= 2H₂O+I₂反应速率的影响。实验2中m=            ，n=              。
（2）已知，I₂与X完全反应时，两者物质的量之比为1∶2。按表格中的X和KI的加入量，加入V（H₂O₂）>________，才确保看到蓝色。
（3）实验1，浓度c(X)～ t的变化曲线如图，若保持其它条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出实验3、实验4，c(X) ～ t的变化曲线图（进行相应的标注）。
 
（4）实验4表明：硫酸铁能提高反应速率。催化剂能加快反应速率是因为催化剂      (填“提高”或“降低”)了反应活化能。
（5）环境友好型铝—碘电池已研制成功，已知电池总反应为：2Al(s)+3I₂(s)2AlI₃(s)。含Iˉ传导有机晶体合成物作为电解质，该电池负极的电极反应为：________________________，充电时Al连接电源的___________极。
（6）已知：N₂H₄(l) +2H₂O₂(l)= N₂(g)+4H₂O(g) △H1= －640kJ/mol  
H₂O（l）=H₂O（g）  △H2＝+44.0kJ/mol
则0.25mol 液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是           。

现甲、乙两化学小组安装两套如下相同装置，用以探究影响H₂O₂分解速率的因素。

（1）仪器a的名称______;检查装置气密性的操作为______。
（2）MnO₂催化下H₂O₂分解的化学方程式是______。
（3）甲小组有如下实验设计方案，请帮助完成(所有空均需填满）。

⑷甲、乙两小组得出如图数据。
①由甲组实验II得出的数据可知：浓度越大，H₂O₂分解速率______;
②由乙组研究的酸、碱对H₂O₂分解影响因素的 数据分析_:相同条件下,Na₂O₂和K₂O₂溶于水放出气体速率较快的是______;乙组提出可以用BaO₂固体与H₂SO₄溶液反应制H₂O₂，其化学反应方程式为______;支持这一方案的理由是____________。

（1）Zn粒和稀盐酸反应一段时间后，反应速率会减慢，当加热或加入浓盐酸后，反应速率明显加快。由此判断，影响化学反应速率的因素有     和     。
（2）为探究锌与盐酸反应过程的速率变化，某同学的实验测定方法是：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（氢气体积已换算为标准状况）：

时间/min	1	2	3	4	5
体积/mL	50	120	232	290	310

 
①哪一时间段反应速率最大          （填“0~1 min”或“1~2 min”或“2~3 min”或“3~4 min”或“4~5min”）。
②2~3 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率（设溶液体积不变）为          。
③试分析1~3min时间段里，反应速率变大的主要原因                         。

某学习小组利用铁与稀硫酸的反应，进行“探究影响化学反应速率因素”的实验。结果如下表：

实验 序号	铁的质量/g	铁的 形态	V(H2SO4) /mL	c(H2SO4) /mol·L^-1	反应前溶液 的温度/℃	金属完全消 失的时间/s
1	0.10	片状	50	0.8	20	200
2	0.10	粉状	50	0.8	20	25
3	0.10	片状	50	1.0	20	125
4	0.10	片状	50	1.0	35	50

 
请分析上表信息，回答下列问题。
（1）实验1、2 表明　　　　 　对反应速率有影响，其规律是　　　  　　　　　。
（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）该探究实验中，影响反应速率的因素还有　　　 　　　　　，体现该影响因素的实验有　　　　　　（填实验序号）。
（4）进行实验3时，若将稀硫酸改为50 mL 2.0 mol·L^-1 盐酸（其他条件不变），发现：放出气泡的速率，盐酸明显比硫酸快。你认为可能的原因是              。
（忽略温度对反应速率的影响）

已知锌与稀硫酸反应为放热反应，某学生为了探究其反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下：

时间（min）	1	2	3	4	5
氢气体积（mL）	30	120	280	350	370

 
反应速率最大的（填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min）时间段为        。原因是                                                           。
②反应速率最小的时间段为             ，原因是                                 
（2）另一学生也做同样的实验，由于反应太快，测量氢气的体积时不好控制，他就事先在硫酸溶液中分别加入等体积的下列溶液以减慢反应速率。
A.蒸馏水      B.CuCl2溶液      C.NaCl溶液
你认为他的做法可行的是                               （填相应字母）；做法不可行的是             （填相应字母），做法不可行的理由是                     。

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	粉末	0.5	50	20	35	50
2	0.10	块状	0.8	50	20	35	200
3	0.10	粉末	0.8	50	20	36	25
4	0.10	块状	1.0	50	20	35	125

分析上述数据，请回答下列问题。
（1）实验1和3表明，              对反应速率有影响，能表明这种影响因素的实验还有            （填实验序号）。
（2）本实验中影响反应速率的其他因素还有         ，其实验序号是       。该实验说明               ，则反应速率越快；
（3）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：
                                                                            。

催化剂在生产和科技领域起到重大作用。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                             ，定性比较得出结论。同学X观察甲中两支试管产生气泡的快慢，由此得出Fe^3＋和Cu^2＋对H₂O₂分解的催化效果，其结论________(填“合理”或“不合理”)，理由是______________________。
（2）定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40 mL气体为准，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所示。

①实验时放出气体的总体积是           mL。
②放出1／3气体所需时间为           min。
③计算H₂O₂的初始物质的量浓度_____________。 （请保留两位有效数字）
④A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为_____＞____＞____＞____。
⑤ 解释④反应速率变化的原因  ___                         _____。

某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100 mL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）哪一时间段的反应速率最小___________，原因是_____________________。                         
（3）求2～3分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率(设溶液体积不变) ___________。
（4）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___________。
（5）把锌与盐酸的反应设计成原电池，请画出装置示意图，标明正负极，电子流动方向，写出正极的电极反应式________________________。

某酸性工业废水中含有。光照下，草酸（）能将其中的转化为。某课题组研究发现，少量铁明矾[]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，调节不同的初始和一定浓度草酸溶液用量，作对比实验，完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验编号	初始	废水样品体积	草酸溶液体积	蒸馏水体积
①	4	60	10	30
②	5	60	10	30
③	5	60

测得实验①和②溶液中的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中时间段反应速率=(用代数式表示)。
（4）该课题组队铁明矾[]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：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、、、等，溶液中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

I．下列四支试管中，过氧化氢分解的化学反应速率最大的是        

试管	温度	过氧化氢浓度	催化剂
a	室温（25℃）	12%	有
b	水浴加热（50℃）	4%	无
c	水浴加热（50℃）	12%	有
d	室温（25℃）	4%	无

II．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	10mL2% H2O2溶液	无
②	10mL5% H2O2溶液	无
③	10mL5% H2O2溶液	1mL0．1mol·L^－1FeCl3溶液
④	10mL5% H2O2溶液＋少量HCl溶液	1mL0．1mol·L^－^1FeCl3溶液
⑤	10mL5% H2O2溶液＋少量NaOH溶液	1mL0．1mol·L^－1FeCl3溶液

（1）实验①和②的目的是____________________________。
（2）写出实验③的化学反应方程式                              。
（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。

分析上图能够得出的实验结论是          _________________________。

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	粉末	0.5	50	20	35	50
2	0.10	丝	0.8	50	20	35	200
3	0.10	粉末	0.8	50	20	36	25
4	0.10	丝	1.0	50	20	35	125

分析上述数据，回答下列问题：
（1）实验1和3表明，                  对反应速率有影响，能表明这种影响因素的实验还有                             。（填实验序号）
（2）本实验中影响反应速率的其他因素还有               ，其实验序号是             ，
                则反应速率越快（填怎样影响）。
（3）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，然后将所得混合物转移到蒸发皿，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：
⑴上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是_______________（填实验序号）
（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右下图装置进行实验，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，相关数据如下：

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：

⑵上述实验中的“待测数据”指                   ；
⑶若要证明实验⑤中干燥管内收集的气体是O₂，可待气体收集结束后，用弹簧夹夹住B中乳胶管，拔去干燥管上单孔橡皮塞，                                       ；
⑷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。