题目内容

5．甲、乙两个实验小组利用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应研究影响反应速率的因素．该反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2+8H2O
设计实验方案如下（实验中所用KMnO4溶液均已加入H2SO4）：
甲组：通过测定单位时间内生成CO2气体体积的大小来比较化学反应速率的大小
某同学进行实验，实验装置如图1．其中A、B的成分见表
序号A溶液B溶液
①2mL 0.2mol/L H2C2O4溶液4mL 0.01mol/L KMnO4溶液
②2mL 0.1mol/L H2C2O4溶液4mL 0.01mol/L KMnO4溶液
③2mL 0.2mol/L H2C2O4溶液4mL 0.01mol/L KMnO4溶液和少量MnSO4
（1）该实验的目的是探究草酸浓度和催化剂对化学反应速率的影响．
（2）实验开始前需要检查气密性．分液漏斗中A溶液应该一次性加入（填“一次性”或“逐滴滴加”）
（3）完成该实验还需要秒表（填仪器名称），实验结束后读数前需要移动量气管，使两个量气管的液面相平．
（4）请在图2中，画出实验②、③中CO2体积随时间变化的预期结果示意图．

乙组：通过测定KMnO4溶液褪色所需时间的多少来比较化学反应速率为了探究KMnO4与H2C2O4浓度对反应速率的影响，某同学在室温下完成以下实验
实验编号1234
水/mL1050X
0.5mol/L H2C2O4/mL510105
0.2mol/L KMnO4/mL551010
时间/s402010---
（5）X=5，4号实验中始终没有观察到溶液褪色，你认为可能的原因是KMnO4过量．
（6）2号反应中，H2C2O4的反应速率为0.00625mol/（L•s）．
（7）在实验中发现高锰酸钾酸性溶液和草酸溶液反应时，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．某同学认为是放热导致溶液温度升高所致，重做3号实验，测定过程中溶液不同时间的温度，结果如表：
时间/s051015202530
温度/℃2526262626.52727
结合实验目的与表中数据，你得出的结论是温度不是反应速率突然加快的原因．
（8）从影响化学反应速率的因素看，你的猜想还可能是反应产物的影响．

分析 （1）根据实验①②、①③中不同的物理量判断该实验目的；
（2）为了避免影响测定结果，分液漏斗中的A溶液不能逐滴加入；
（3）判断反应速率需要时间，用秒表计时；
（4）②中草酸浓度小于①，③中反应物浓度相同，但③中使用了催化剂，根据浓度、催化剂对反应速率的影响画出②、③中CO2体积随时间变化的示意图；
（5）探究浓度对反应速率的影响时，溶液的总体积都为20mL，据此判断X值；由于4号实验中高锰酸钾过量，则溶液没有褪色；
（6）根据n=cV计算出反应物的物质的量，然后根据不足量计算出反应消耗的草酸的物质的量，最后根据v=$\frac{△c}{△t}$计算出H2C2O4的反应速率；
（7）根据表中数据知，20s时温度不最高，但20s前突然褪色；
（8）随着反应的进行，生成物浓度增大，可能生成物影响化学反应速率．

解答 解：（1）根据表中数据可知，实验①②探究的是浓度对反应速率的影响，实验①③探究的是催化剂对反应速率的影响，所以该实验的目的是探究温度、催化剂对反应速率的影响，
故答案为：探究草酸浓度和催化剂对化学反应速率的影响；
（2）为了避免实验误差，实验过程中分液漏斗中的溶液A必须一次性加入，不能逐滴加入，
故答案为：一次性；
（3）根据反应速率v=$\frac{△c}{△t}$可知，需要测定时间从而判断反应速率大小，需要用秒表计时；
故答案为：秒表；
（4）实验②中其它量都与①相同，只有草酸的浓度小于①，则反应生成二氧化碳的速率小于①，反应结束时间大于①；
实验③中各物质的浓度都与实验①相同，而实验③中使用了催化剂，则反应速率大于①，反应结束时间小于①；
由于酸性高锰酸钾不足，则反应①②③生成的二氧化碳的体积都相等，
据此画出实验②、③中CO2体积随时间变化的示意图为：，
故答案为：；
（5）为了探究KMnO4与H2C2O4浓度对反应速率的影响，实验1-4中溶液的总体积应该为20，则X=20-10-5=5；根据反应2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2+8H2O可知，10mL酸性高锰酸钾需要消耗10mL草酸溶液，所以实验4中高锰酸钾过量，导致溶液没有褪色，
故答案为：5；KMnO4过量；
（6）2号实验中草酸的物质的量为：0.5mol/L×0.01L=0.005mol，高锰酸钾的物质的量为：0.2mol/L×0.005L=0.001mol，
根据反应2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2+8H2O可知，高锰酸钾不足，所以反应中消耗的草酸的物质的量为：0.001mol×$\frac{5}{2}$=0.0025mol，
2号反应中，H2C2O4的反应速率为：v（H2C2O4）=$\frac{\frac{0.0025mol}{0.02L}}{20s}$=0.00625mol/（L•s），
故答案为：0.00625mol/（L•s）；
（7）根据表中数据知，20s时温度不最高，但20s前突然褪色，说明温度不是反应速率突然加快的原因，
故答案为：温度不是反应速率突然加快的原因；
（8）随着反应的进行，生成物浓度增大，化学反应速率加快，所以可能是生成物影响化学反应速率，
故答案为：反应产物．

点评 本题考查探究化学反应速率影响因素，侧重考查学生实验操作、实验分析及实验总结归纳能力，明确外界条件对化学反应速率影响原理是解本题关键，题目难度不大．

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1202100t1
2202100.1t2
3204100.1t3
4402100.1t4
（1）设计实验2和实验3的目的是研究H2O2的浓度对化学反应速率的影响．
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Ⅱ．以KI和FeCl3反应为例（2Fe3++2I-═2Fe2++I2）设计实验，探究此反应存在一定的限度．可选试剂：①0.1mol•L-1 KI溶液　②0.1mol•L-1 FeCl3溶液
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10．N和Si是合成新型非金属材料的两种重要元素．请回答：
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17．某化学课外小组用如图装置制取溴苯．先向分液漏斗中加入苯和液溴，再将混合液慢慢滴入反应器A（A下端活塞关闭）中．
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14．氧化铁是重要工业颜料，以废铁屑为原料制备氧化铁的步骤如下：（部分操作和条件略）
步骤1：用碳酸钠溶液洗去铁屑表面的油污．
步骤2：加入稍过量的稀硫酸，保持50～80℃，充分反应后，过滤．
步骤3：将滤液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到FeCO3的浊液．
步骤4：过滤、洗涤、干燥，得到FeCO3固体．
步骤5：煅烧FeCO3，得到Fe2O3固体．
（1）步骤2中，如何判断反应已经充分？溶液中不再产生气泡．
（2）步骤2所得的滤渣中主要含有一种铁的化合物W（Fe3C），经以下处理后，回收利用：W在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体X；将X溶于稀硫酸．
①煅烧时1mol W消耗O23mol．
②X溶于稀硫酸的离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O．
（3）步骤3生成FeCO3反应的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O．
（4）将步骤4补充完整：过滤、洗涤、干燥．
（5）若煅烧时条件控制不当，会使产品中存在杂质FeO．
①若要设计实验检验产品中是否存在FeO，且只能选用两种试剂，这两种试剂是稀硫酸和酸性KMnO4溶液．
②现煅烧116.0kg的FeCO3，得到79.2kg产品，则该产品的纯度为90.9%．（设产品中只有一种杂质FeO，计算结果保留3位有效数字）
15．与OH-具有相同的质子数和电子数的微粒是（　　）
A．F-B．Cl-C．Na+D．NH2-

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