某酸性工业废水中含有K2Cr2O7．光照下.草酸H2C2O4能将其中的Cr2O72-转化为Cr3+．某课题组研究发现.少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4•24H2O]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°C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c(H+)和� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

7．

某酸性工业废水中含有K₂Cr₂O₇．光照下，草酸H₂C₂O₄能将其中的Cr₂O₇^2-转化为Cr³⁺．某课题组研究发现，少量铁明矾[Al₂Fe（SO₄）₄•24H₂O]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°C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c（H⁺）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c（H⁺）	废水样品体积/mL	草酸溶液体积/mL	蒸馏水体积/mL
①	1.0×10^-4	60	10	30
②	1.0×10^-5	60	10	30
③	1.0×10^-5	60

测得实验①和②溶液中的Cr₂O₇^2-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CO₂（填化学式）．
（3）实验①和②的结果表明c（H⁺）越大，反应的速率越快；实验①中0～t₁时间段反应速率v（Cr³⁺）=$\frac{2（{c}_{0}-{c}_{1}）}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1 （用代数式表示）．
（4）该课题组对铁明矾[Al₂Fe（SO₄）₄•24H₂O]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：Fe²⁺起催化作用；假设二：Al³⁺起催化作用；假设三：SO₄^2-起催化作用；
（5）请你设计实验验证上述假设一，完成表中内容．（除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K₂SO₄、FeSO₄、K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O、Al₂（SO₄）₃等．溶液中Cr₂O₇^2-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
用等物质的量的K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比试验．	反应进行相同时间后，若溶液中的Cr₂O₇^2-浓度大于实验①中Cr₂O₇^2-浓度，则假设一成立；若两溶液中的Cr₂O₇^2-浓度相同，则假设一不成立．

分析（1）①②中氢离子浓度不同，是探究氢离子浓度对速率的影响；则②③是探究不同浓度时草酸对速率的影响；
（2）草酸中碳元素化合价为+3价，被氧化为+4价；
（3）根据曲线斜率的大小得出实验①溶液c（H⁺）越大，反应的速率越快，根据公式求算；
（4）根据铁明矾的组成分析；
（5）做对比实验．

解答解：（1）①②中c（H⁺）不同，是探究c（H⁺）对速率的影响；则②③是探究不同浓度时草酸对速率的影响，只改变草酸的用量来改变草酸的浓度，但不能影响其他物质的浓度，所以要加蒸馏水一定量，保证溶液总体积为100mL，故答案为：

实验编号	初始c（H⁺）	废水样品体积/mL	草酸溶液体积/mL	蒸馏水体积/mL
①
②
③			20	20

（2）草酸中碳元素化合价为+3价，被氧化为+4价，所以氧化产物为CO₂，
故答案为：CO₂；
（3）实验①曲线斜率，反应速率快，实验表明溶液c（H⁺）越大，反应的速率越快，v（Cr³⁺）=2v（Cr₂O₇^2-）=$\frac{2（{c}_{0}-{c}_{1}）}{{t}_{1}}$mol•L^-1•min^-1，
故答案为：c（H⁺）越大，反应的速率越快；$\frac{2（{c}_{0}-{c}_{1}）}{{t}_{1}}$；
（4）根据铁明矾[Al₂Fe（SO₄）₄•24H₂O]组成分析，Al³⁺起催化作用；SO₄^2-起催化作用，
故答案为：Al³⁺起催化作用；SO₄^2-起催化作用；
（5）要证明Fe²⁺起催化作用，需做对比实验，再做没有Fe²⁺存在时的实验，所以要选K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O，注意由于需要控制Al³⁺和SO₄^2-浓度比，不要选用K₂SO₄和Al₂（SO₄）₃；用等物质的量K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验，反应进行相同时间后，若溶液中c（Cr₂O₇^2-）大于实验①中c（Cr₂O₇^2-），则假设一成立；若两溶液中的c（Cr₂O₇^2-）相同，则假设一不成立，
故答案为：

用等物质的量的K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比试验．

反应进行相同时间后，若溶液中的Cr₂O₇^2-浓度大于实验①中Cr₂O₇^2-浓度，则假设一成立；若两溶液中的Cr₂O₇^2-浓度相同，则假设一不成立

点评本题考查了探究重铬酸根与草酸反应过程中的催化作用，该反应为一比较熟悉的反应，还考查了从图象中获取数据并分析的能力、设计实验的能力等．

练习册系列答案

相关题目

19．下列指定反应的离子方程式正确的是（　　）

	A．	MgSO₄溶液与Ba（OH）₂溶液混合：Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓
	B．	0.3molFeBr₂与0.4molCl₂在溶液中反应：8Cl₂+6Fe²⁺+10Br^-═6Fe³⁺+16Cl^-+5Br₂
	C．	Cu与稀HNO₃反应：Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO↑+2H₂O
	D．	AgCl固体溶于足量氨水：Ag⁺+2NH₃•H₂O═[Ag（NH₃）₂]⁺+2H₂O

Fe₂O₃

Fe₃O₄

17．有机物A的分子式为C₅₁H₉₆O₆，在硫酸存在下发生水解A+3H₂O$?_{△}^{H_{2}SO_{4}}$B+2D+E，其生成物B与等物的质量的氢气完全加成可得到D；又知有机物E的相对分子质量为92，1molE与足量的钠反应可生成H₂33.6L（标准状况）．试回答：
（1）B的结构简式是C₁₅H₂₉COOH，E的名称是丙三醇或甘油．
（2）A可能的结构有2种，写出其中一种同分异构体的结构简式：

或

．

2．

某研究性学习小组为证明在同温同压下，相同浓度相同体积的不同强度的二元酸与足量镁带反应时，生成氢气的体积相同而反应速率不同，同时测定实验室条件下的气体摩尔体积．设计的简易实验装置如图．该实验的主要操作步骤如下：
Ⅰ．请将下述步骤补充完整
（1）配制浓度为0.5mol•L^-1 H₂SO₄溶液和H₂C₂O₄溶液；
（2）用酸式滴定管量取10.00mL 0.5mol•L^-1 H₂SO₄和H₂C₂O₄溶液分别加入两个锥形瓶中；
（3）分别称取除去表面氧化膜的镁条并系于铜丝末端；
（4）检查装置的气密性，在广口瓶中装满水，按图连接好装置；
（5）将铜丝向下移动，使足量镁条浸入酸中（铜丝不与酸接触），至反应完全，记录反应所需时间；
（6）反应结束后，读取量筒中水的体积为y mL．
Ⅱ．回答下列问题：
（1）以下是读取量筒内水的体积时必须包括的几个步骤：①使乙、丙中液面相平；②将装置冷却至室温；③读取量筒内水的体积．这三步操作的正确顺序是②①③
（2）读取量筒内水的体积时，若丙中液面高于乙中液面，使乙、丙中液面相平的操作是将丙向下移动．
（3）简述速率不等的原因是H⁺浓度不同．
（4）简述铜丝不能与酸接触的原因是镁与铜易形成原电池，加快反应速率，干扰实验的测定．

12．某化学课外小组的同学通过实验探究温度和浓度对反应速率的影响．
实验原理及方案：在酸性溶液中，碘酸钾（ KIO₃）和亚硫酸钠可发生反应生成碘，反应原理是2IO₃^-+5SO₃^2-+2H⁺=I₂+5SO₄^2-+H₂O，生成的碘可用淀粉溶液检验，根据出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率．

实验序号	0.01mol/L KIO₃酸性溶液（含淀粉）的体积/mL	0.01mol/L Na₂SO₃溶液的体积/mL	水的体积/mL	实验温度/℃	出现蓝色的时间/s
①	5	5	V₁	0
②	5	5	40	25
③	5	V₂	35	25

（1）V₁=40mL，V₂=10mL．
（2）从你的理解看最先出现蓝色的一组实验是③ （填序号）

19．某学生用0.1×10×25mm³，质量分数≥99.5%的铝片和盐酸反应制取H₂，实验现象见下表：

	1min	2min	5min	15min	20min
3mol•L^-1HCl	少量气泡	较多气泡	打量气泡	反应剧烈	铝片耗尽
1.5mol•L^-1H₂SO₄	均无明显现象（只有少量气泡）

（1）写出铝片与盐酸、硫酸反应的离子方程式2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑
（2）反应1～15min内，铝与盐酸的反应速率逐渐加快，15～20min内，反应速率逐渐减小．其原因是反应1～15min内，反应放出热量，温度升高，使化学反应速率加快；15～20min内，由于溶液中H⁺浓度降低，所以导致反应速率减小
（3）①根据铝片与盐酸和硫酸反应现象的差异，有学生对此现象提出如下猜想（至少要写出两种假设）：
假设一：Cl^-对该反应有促进作用，SO₄^2-对该反应不影响．
假设二：SO₄²对金属铝与H⁺反应没有影响．
假设三：SO₄²对金属铝与H⁺反应有抑制作用．
假设四：带低电荷的阴离子对金属铝与H⁺反应有促进作用．
请你以“假设一”为实验课题，设计实验方案探究，要求出主要实验步骤将NaCl颗粒加入Al片与稀盐酸反应液中，看反应速率有无变化及变化情况，来判断Cl^-是否对反应起作用．若速率加快，说明Cl^-对该反应有促进作用；若速率不变，说明Cl^-对该反应的速率不影响．将K₂SO₄颗粒加入Al片与稀H₂SO₄反应液中，看反应速率有无变化及变化情况，来判断SO₄^2-是否对反应起作用．若速率减小，说明SO₄²对该反应有抑制作用；若速率不变，说明SO₄²对该反应的速率不影响．

17．煤是我国重要的化石燃料，煤化工行业中产生的H₂S也是一种重要的工业资源．
（1）煤液化是化学（填“物理”或“化学”）变化过程．
（2）煤液化过程中产生的H₂S可生产硫酸，部分过程如图1所示：

①SO₂反应器中的化学方程式是2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$2SO₃．
②生产过程中的尾气需要测定SO₂的含量符合标准才能排放．已知有V L（已换算成标准状况）尾气，通入足量H₂O₂吸收再加足量BaCl₂溶液充分反应后（不考虑尾气中其他成分的反应），过滤、洗涤、干燥、称量得到b g沉淀．H₂O₂吸收SO₂的化学方程式是SO₂+H₂O₂=H₂SO₄；尾气中SO₂的含量（体积分数）的计算式是$\frac{22.4b}{233V}$×100%．
（3）H₂S还可用于回收单质硫．含有H₂S和空气的尾气按一定流速通入酸性FeCl₃溶液，可实现空气脱硫，得到单质硫．FeCl₃溶液吸收H₂S过程中，溶液中的n（Fe³⁺）、被吸收的n（H₂S）随时间t的变化如图2．
①由图中信息可知，0～t₁时，一定发生的反应是H₂S+2Fe³⁺=2Fe²⁺+S↓+2H⁺（用离子方程式表示）．
②t₁以后，溶液中n （Fe³⁺）保持基本不变，原因是t₁时刻后，溶液中的Fe²⁺被O₂氧化为Fe³⁺，Fe³⁺再与H₂S发生氧化还原反应，所以n（Fe³⁺）基本不变（或2H₂S+O₂=2S+2H₂O）．

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