题目内容

2．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．

（1）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计算0～4min内H2的化学反应速率为7.5 mL/min．
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：镁和盐酸反应是放热反应，随着反应体系温度升高，反应速率增大；4min后由于溶液中H+浓度降低，所以导致反应速率减小．
（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SO42-对反应没有影响；
原因Ⅱ：Cl-对反应没有影响，而SO42-对反应具有阻碍作用；
原因Ⅲ：Cl-对反应具有促进作用，而SO42-对反应具有阻碍作用；
原因Ⅳ：Cl-、SO42-均对反应具有促进作用，但Cl-影响更大；
原因Ⅴ：Cl-、SO42-均对反应具有阻碍作用，但Cl-影响更小（或SO42-影响更大）．
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中反应速率加快，实验b中反应速率减慢，则说明原因Ⅲ是正确的．依此类推．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．

分析 （1）①先根据图2找出0～4min氢气体积的变化量，题给速率单位为mL/min，则根据v=$\frac{△V（{H}_{2}）}{t}$计算；
②根据该反应的反应热及溶液中氢离子的浓度判断．
（2）①原因Ⅱ：先确定Cl-对反应没有影响再猜测硫酸根离子的作用；
原因Ⅴ：根据原因Ⅳ提出与原因Ⅴ相反的观点；
②根据a、b对比实验中的现象判断原因Ⅲ．

解答 解：（1）①根据图2找出4min时刻时氢气体积为30mL，根据v=$\frac{△V（{H}_{2}）}{t}$=$\frac{30mL}{4min}$=7.5mL/min，
故答案为：7.5 mL/min；
②该反应是放热反应，随着反应的进行，放出的热量越多，溶液的温度越高，反应速率越大；随着反应的进行，溶液中氢离子的浓度逐渐减小，浓度越小，反应速率越小，
故答案为：镁和盐酸反应是放热反应，随着反应体系温度升高，反应速率增大；4min后由于溶液中H+浓度降低，所以导致反应速率减小；
（2）①Ⅱ：根据原因Ⅰ结合题意，提出与原因Ⅰ相反的观点，
故答案为：Cl-对反应没有影响，而SO42-对反应具有阻碍作用；
Ⅴ：根据原因Ⅳ结合题意，提出与原因Ⅳ相反的观点，
故答案为：Cl-、SO42-均对反应具有阻碍作用，但Cl-影响更小（或SO42-影响更大）；
②a中原来时快有硫酸根离子，后加入氯离子，如果氯离子有促进作用，那么反应速率就比未加时快，以此证明原因Ⅲ是正确的；
b中中原来时快有氯离子，后加入硫酸根离子，如果硫酸根离子有阻碍作用，那么反应速率比未加时慢，以此说明原因Ⅲ是正确的；
故答案为：反应速率加快； 反应速率减慢．

点评 本题考查应向化学反应速率的实验探究，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，难度中等，注意把握实验原理，为解答该题的关键．

练习册系列答案
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18．将物质的量浓度相同的盐酸与氨水混合后，溶液中的c（NH4+）=c（Cl-），则混合后溶液呈中性，盐酸的体积＜氨水的体积（填“＞”“=”或“＜”）．
19．下列物质的分子中，属于正四面体结构的是（　　）
A．CCl4B．CHCl3C．CH2Cl2D．CH3Cl
16．4-碘苯氧乙酸俗称增产灵，是一种植物生长调节剂．其合成方法如图：
已知：RCH2COOH$→_{Cl_{2}}^{红磷}$RCHClCOOH
回答下列问题：
（1）A中含有的官能团名称是碳碳双键，反应Ⅲ的反应类型是取代反应．
（2）C的结构简式是CH3COOH．
（3）反应Ⅰ的反应条件是Fe作催化剂．
（4）反应Ⅱ的化学方程式是．
3．尿素（H2NCONH2）是一种非常重要的高氮化肥，同时也具有重要的工业用途．
（1）将尿素溶液喷雾，可进行汽车尾气的处理，其主要的反应为：
2 H2NCONH2+6NO=5N2+4H2O+2CO2，该反应中氧化剂为NO（填化学式），当有1.2mol电子转移时，消耗的N0在标准状况下的体积为13.44L．
（2）工业利用下列反应合成尿素：2NH3+CO2?H2NCOONH4（氨基甲酸铵），氨基甲酸铵脱水可生成尿素，某实验小组模拟制备氨基甲酸铵的装置如图．
已知生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中，氨基甲酸铵易水解
①装置B中盛放的试剂为d．
a．浓硫酸    b．碱石灰    c．氯化钙    d．硅胶
②装置D中，浓硫酸的作用是吸收水蒸气，防止氨基甲酸铵水解．
7．随着环保意识增强，清洁能源越来越受到人们关注．甲烷是一种较为理想的洁净燃料．以下是利用化学反应原理中的有关知识对甲烷转化问题的研究．
（1）已知：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）；△H=-802.3kJ•mol-1
H2O（l）═H2O（g），△H=+44.0kJ•mol-1
则1.6g甲烷气体完全燃烧生成液态水，放出热量为89.03kJ．
（2）利用甲烷与水反应制备氢气，因原料廉价，具有推广价值．
该反应可表示为CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ•mol-1．
为了探究温度、压强对上述化学反应速率的影响，某同学设计了以下三组对比实验（温度为360℃或480℃、压强为101kPa或303kPa，其余实验条件见下表）．
实验序号温度/℃压强/kPaCH4初始浓度/mol•L-1H2O初始浓度/mol•L-1
1360p2.006.80
2t1012.006.80
33601012.006.80
表中t=480，p=303；设计实验2、3的目的是探究温度对化学反应速率的影响．
实验1、2、3中反应的化学平衡常数的大小关系是K2＞K1=K3（用K1、K2、K3表示）．
（3）若800℃时，反应CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H=+206.1kJ•mol-1的平衡常数（K）=1.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如下表：
CH4H2OCOH2
3.0mol•L-18.5mol•L-12.0mol•L-12.0mol•L-1
则此时正、逆反应速率的关系是C．（填标号）
A．v（正）＜v（逆）　 　B．v（正）=v（逆）    C．v（正）＞v（逆）     D．无法判断．
14．某兴趣小组利用文献资料设计方案对氯及其化合物进行探究．
Ⅰ．用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气
（1）该小组利用右图装置及试剂制备并收集适量Cl2，装置B、C的作用分别是收集氯气、防止D中的溶液进入B．
（2）制得的氯气中加入适量水，得到饱和氯水，
饱和氯水中含氯元素的微粒有Cl-、Cl2、ClO-、HClO（写出全部微粒）．
（3）饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓HC1O溶液的方法之一．在过量的石灰石中加入饱和氯水充分反应，有少量气泡产生，溶液浅黄绿色褪去，过滤，得到的滤液其漂白性比饱和氯水更强．
①滤液漂白性增强的原因是氯水中存在平衡：Cl2+H2O?HClO+HCl，CaCO3与盐酸反应使平衡正移，增大HClO的浓度，漂白效果增强（用化学平衡移动原理解释）．
②饱和氯水与石灰石反应生成HC1O的方程式是CaCO3+2Cl2+H2O═2HC1O+CO2+CaCl2．
Ⅱ．ClO3-、Cl-和H+反应的探究
（4）KClO3、KCl与硫酸可以反应．该小组设计了系列实验研究反应条件对反应的影响，实验记录如下（实验在室温下进行）：
烧杯编号1234
氯酸钾饱和溶液1mL1mL1mL1mL
氯化钾固体1g1g1g1g
水8mL6mL3mL0mL
硫酸（6mol/L）0mL2mL（5）mL8mL
现象无现象溶液呈浅黄色溶液呈黄绿色，生成浅黄绿色气体溶液呈黄绿色，
生成黄绿色气体
①该系列实验的目的其他条件相同时，氢离子浓度不同对化学反应速率的影响．
②烧杯3取用硫酸的体积应为5 mL．
（5）该小组同学查资料得知：将氯酸钾固体和浓盐酸混合也能生成氯气，同时有大量ClO2生成；ClO2沸点为10℃，熔点为-59℃，液体为红色；Cl2沸点为-34℃，液态为黄绿色．设计最简单的实验验证Cl2中含有ClO2收集一试管气体，盖上胶塞，放入冰水混合物中，观察液体（或气体）颜色变化．
11．学习了“化学反应的速率是通过实验测得的”以后，某同学设计了下列实验：
按如图安装两套装置，在锥形瓶内各盛有2克铁（分别为细铁丝和碎铁屑），通过分液漏斗分别加入40mL4mol/L的硫酸溶液，比较二者收集10mLH2所用的时间．
（1）如何检查该装置的气密性关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，如活塞复原，则装置的气密性良好．
（2）该实验除测量化学反应速率外，还能证明其他条件不变，增大反应物的表面积，化学反应速率会加快．
（3）该实验还可通过相同时间内溶液中氢离子浓度、亚铁离子浓度的变化来测量化学反应速率（写出一条即可）．
12．乳酸（）是一种独特的调味剂，有很强的防腐、保鲜功效．常温下乳酸为无色液体，能与水、乙醇混溶．
（1）将铜丝在空气中灼烧至表面呈黑色，趁热伸入乳酸中，铜丝的颜色变为红色，证明乳酸分子中含有羟基．该反应的化学方程式为．
（2）请设计实验证明乳酸分子中含有羧基：取少量乳酸，加入几滴石蕊试液，若呈红色，证明乳酸分子中含有羧基或取少量乳酸，加入碳酸氢钠溶液，若有气泡产生，证明乳酸分子中含有羧基．
（3）[CH3CH（OH）COO]2Fe（乳酸亚铁）是一种常用的补铁利，可通过乳酸与碳酸亚铁反应制得．如图装置（加热和夹持装置略去）A中装有稀硫酸，烧瓶B中装有铁屑，向三颈瓶C中加人碳酸亚铁固体和乳酸溶液并加热至75℃，将A中稀硫酸滴人B中开始反应．
①仪器A、B组成的装置的作用是用氢气排除装置内的空气，防止Fe2+被氧化．
②C中发生反应的化学方程式为2CH3CH（OH）COOH+FeC03=[CH3CH（OH）COO]2Fe+C02+H20．
③该实验中尾气处理的方法为放置一个燃着的酒精灯以除去放出的氢气．
④某兴趣小组用KMnO4滴定法测定样品中Fe2+含量进而计算产品中乳酸亚铁的质量分数，结果发现产品的质量分数总是大于100%，其原因可能是KMnO4具有强氧化性，可能将Fe2+和乳酸亚铁的羟基一同氧化．

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