某探究小组用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应过程中溶液紫色消失快慢的方法,研究影响反应速率的因素。实验条件作如下限定:所用KMnO4酸性溶液的浓度可选择0.010 mol·L-1、0.0010 mol·L-1,催化剂的用量可选择0.5 g、0 g,实验温度可选择298 K、323 K。每次实验KMnO4酸性溶液的用量均为4 mL、H2C2O4溶液(0.10 mol·L-1)的用量均为2 mL。
⑴ 请完成以下实验设计表,并在实验目的一栏中填出对应的实验编号:
| 实验 编号 | T/K | 催化剂的用量 / g | 酸性KMnO4溶液的浓度/mol·L-1 | 实验目的 |
| ① | 298 | 0.5 | 0.010 | a. 实验①和②探究酸性KMnO4溶液的浓度对该反应速率的影响; b. 实验①和 探究温度对该反应速率的影响; c. 实验①和 探究催化剂对该反应速率的影响。 |
| ② | | | | |
| ③ | | | | |
| ④ | | | |
| 实验编号 | 溶液褪色所需时间 t / min | ||
| 第1次 | 第2次 | 第3次 | |
| ① | 14.0 | 13.0 | 11.0 |
| ② | 6.0 | 7.0 | 7.0 |
② 该同学分析上述数据后得出“当其他条件相同的情况下,酸性KMnO4溶液的浓度越小,所需要的时间就越短,亦即其反应速率越快”的结论,你认为是否正确 (填“是”或“否”)。他认为不用经过计算,直接根据表中褪色时间的长短就可以判断浓度大小与反应速率的关系,你认为是否可行 (填“是”或“否”),若不可行(若认为可行则不填),请设计可以直接通过观察褪色时间的长短来判断的改进方法: 。
(9分)Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。
[实验设计]控制p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表),设计如下对比试验。
(1)完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
| 实验 编号 | 实验目的 | T/K | pH | c/10-3mol·L-1 | |
| H2O2 | Fe2+ | ||||
| ① | 为以下实验作参照 | 298 | 3 | 6.0 | 0.30 |
| ② | 探究温度对降解反应速率的影响 | | | | |
| ③ | | 298 | 10 | 6.0 | 0.30 |
(2)请根据实验①曲线,计算降解反应在50~150s内的平均反应速率;v(p—CP)= mol·L-1·s-1。
(3)实验①、②表明温度升高,该降解反应速率_____。 (增大或减小)但其他文献表明,温度过高时(如接近100℃)反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因: _________________________。
(4)实验③得出的结论是:pH等于10时, __
(5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法:
(8分)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进行探究。
实验一:他们利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L),设计实验方案来研究影响反应速率的因素。![]()
(1)甲同学研究的实验报告如下表:
| 实 验 步 骤 | 现 象 | 结 论 |
| ①分别取等体积的2 mol/L硫酸于试管中; ②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg。 | 反应快慢: Mg>Fe>Cu | 反应物的性质越活泼,反应速率越快。 |
根据控制变量法,要得出正确的实验结论,还需控
制的实验条件是保持______条件相同。
(2)乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响,利用下图装置进行定量实验。完成该实验应选用的实验药品是____;应该测定的实验数据是________________________。
实验二:已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,在高锰酸钾酸性溶液和
草酸溶液反应时,发现开始一段时间,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。
(1) 针对上述实验现象,某同学认为KMnO4与H2C2O4反应是放热反应,导致溶液温度升高,反应速率加快。从影响化学反应速率的因素看,你的猜想还可能是_____的影响。
(2)若用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液试剂外,还需要选择的试剂最合理的是_______
A、硫酸钾 B、硫酸锰 C、水 D、氯化锰
(12分)Ⅰ试写出中学阶段常见的两种制取氧气的化学方程式:
; 。
Ⅱ.实验室中通常用MnO2作催化剂分解过氧化氢,已知CuSO4溶液对过氧化氢的分解也具有催化作用,某实验兴趣小组同学猜想其他盐溶液也可能在这个反应中起同样的作用,于是他们做了以下探究。请你帮助他们完成实验报告:
(1)实验过程:在一支试管中加入5 mL 5%的H2O2溶液,然后滴入适量的FeCl3溶液,把带火星的木条伸入试管。
实验现象: 。
实验结论:FeCl3溶液可以催化分解H2O2。
(2)已知FeCl3在水中可解离出Fe3+和Cl-,同学们提出以下猜想:
甲同学的猜想:真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的H2O;
乙同学的猜想:真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+;
丙同学的猜想:真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl-。
你认为最不可能的是 同学的猜想,理由是 。
(3)同学们对余下的两个猜想,用实验进行了探究,并记录如下,请你仔细分析后填表:
实验过程 实验现象 结论
| 实验过程 | 实验现象 | 结论 |
| 向盛有5 mL 5%的H2O2溶液的试管中滴入少量的 HCl,把带火星的木条伸入试管. | 无明显现象 | |
| 向盛有5 mL 5%的H2O2溶液的试管中滴入少量的Fe2(SO4)3,把带火星的木条伸入试管. | 试管中有大量气泡产生,带火星的木条复燃 | |
(10分)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉,用带刻度的集气瓶排水法收集氢气,每隔1分钟记录一次数据(累计值):
| 时间(min) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 氢气体积(mL) | 50 | 120 | 232 | 290 | 310 |
答:_________________,造成这种变化的主要因素是_________________。
(2)在盐酸中分别加入等体积的下列溶液,能减缓反应速率而又不减少产生氢气的量的是__________(双选题,漏选得1分,多选错选得0分)。
A.蒸馏水 B.CuSO4溶液 C.Na2CO3溶液 D.NaCl溶液
(3)在0~1、1~2、2~3、3~4、4~5分钟五个时间段中,反应速率最大的是在 分钟时间段内,在该时间段内盐酸的反应速率为 mol·L-1 min-1(设溶液体积不变,上述气体体积为标况下数据)。