題目列表(包括答案和解析)
草酸是一種重要的試劑。下面是利用草酸探究濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)。
(1)為證明濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響,曾有教科書《化學(xué)反應(yīng)原理》設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):取兩支試管,各加入4mL0.01mol·L-1的KMnO4酸性溶液,分別向其中加入0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液2mL,記錄溶液褪色所需時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為: ;
預(yù)期現(xiàn)象是:
①溶液的顏色由 色變?yōu)?u> 色,
②其中加入 mol·L-1H2C2O4的那支試管中的溶液先變色。
然而實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不盡如人意。實(shí)驗(yàn)過程顏色復(fù)雜,且褪色先緩慢,后逐漸加快;最大的問題是草酸濃度大,反應(yīng)速率卻更慢。
本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡鳛檎n堂實(shí)驗(yàn)研究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響?適宜的條件是怎樣的?某校一研究小組對(duì)此進(jìn)行了探究。下面是他們的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的一部分:
表1 試驗(yàn)安排及結(jié)果
實(shí)驗(yàn) 編號(hào) |
A(KMnO4溶液濃度/mol·L-1) |
B(草酸溶液濃度/mol·L-1) |
C(硫酸溶液濃度/mol·L-1) |
褪色時(shí)間/s |
1 |
3 |
3 |
1 |
336 |
2 |
1 |
2 |
3 |
82 |
3 |
3 |
1 |
3 |
76 |
4 |
1 |
3 |
2 |
133 |
5 |
2 |
3 |
3 |
102 |
6 |
3 |
2 |
2 |
156 |
7 |
2 |
2 |
1 |
300 |
8 |
2 |
1 |
2 |
115 |
9 |
1 |
1 |
1 |
200 |
應(yīng)用SPSS16.0對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析,結(jié)果如下表
表2 各因素水平的數(shù)據(jù)處理結(jié)果
|
A(KMnO4溶液) |
B(草酸溶液) |
C(硫酸溶液) |
||||||
濃度/mol·L-1 |
0.005 |
0.010 |
0.015 |
0.1 |
0.5 |
0.9 |
6 |
12 |
18 |
平均褪色時(shí)間/s |
138.3 |
172.3 |
189.3 |
130.3 |
179.3 |
190.3 |
278.7 |
134.7 |
86.7 |
(2)由表2可知,三因素中, 的濃度(選填“A、B或C”,下空同)對(duì)反應(yīng)速率影響顯著,而 的濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響不顯著。
(3)由表2可知,當(dāng)高錳酸鉀濃度為 mol·L-1、草酸濃度為 mol·L-1時(shí),反應(yīng)最快。即因素A、B的較適宜實(shí)驗(yàn)條件得以確定。
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該小組同學(xué)繼續(xù)探究硫酸的濃度是怎樣影響本反應(yīng)速率的,測(cè)得如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
表3 不同硫酸濃度下的褪色時(shí)間
c(H2SO4)/mol·L-1 |
18 |
16 |
14 |
12 |
10 |
8 |
6 |
褪色時(shí)間/s |
67 |
83 |
90 |
103 |
129 |
146 |
200 |
(4)根據(jù)課堂實(shí)驗(yàn)的合適時(shí)間,可選溶液的褪色時(shí)間約為1分鐘和2分鐘的兩份溶液,即此時(shí)硫酸的濃度為 mol·L-1和 mol·L-1,這也有利于觀察這兩個(gè)反應(yīng)速率的差異。
結(jié)論:草酸與酸性高錳酸鉀溶液的反應(yīng),可作為課堂實(shí)驗(yàn)探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響。
(10分)成都七中文藝青年小組進(jìn)行了關(guān)于“活潑金屬與酸反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn),得出了一些有趣的想法,請(qǐng)你幫助他們,完成一些判斷。將5.4g鋁片投入500mL 0.5 mol·L-1的硫酸溶液中,下圖為反應(yīng)產(chǎn)氫速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系圖。
(1)關(guān)于圖像的描述不正確的是______(2分)
①a→c段產(chǎn)生氫氣的速率增加較快可能是表面的氧化膜逐漸溶解,加快了反應(yīng)的速率
②a→c段產(chǎn)生氫氣的速率增加較快可能是該反應(yīng)放熱,導(dǎo)致溫度升高,加快了反應(yīng)
③c以后,產(chǎn)生氫氣的速率逐漸下降可能是鋁片趨于消耗完全
(2)書寫O→a段所對(duì)應(yīng)的離子方程式____________________________________(2分)
(3)若其他條件不變,現(xiàn)換用500mL1mol·L-1鹽酸,產(chǎn)生氫氣速率普遍較使用500mL 0.5mol·L-1硫酸的快,可能的原因是________(2分)
①鹽酸中c(H+)的濃度更大 ②Cl—有催化作用 ③SO42—有催化作用
④SO42—有阻化作用 ⑤Al3+有催化作用
(4)根據(jù)所學(xué),若要加快鋁片與硫酸溶液制H2的反應(yīng)速率,小組成員提出一系列方案,比如:①加入某種催化劑;②滴加少量CuSO4溶液;③將鋁片剪成100條;④增加硫酸的濃度至18mol/L;⑤加入蒸餾水;⑥加入少量KNO3溶液;⑦_(dá)____________。(2分)
其中,你認(rèn)為不合理的方案有_____________(2分),并請(qǐng)你再補(bǔ)充一種合理方案,填入空白⑦處。
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