2. 化学反应速率的表示方法及简单计算,化学反应速率的影响因素 【查看更多】

 

题目列表(包括答案和解析)

草酸是一种重要的试剂。下面是利用草酸探究浓度对反应速率影响的实验。

(1)为证明浓度对反应速率的影响,曾有教科书《化学反应原理》设计了如下实验:取两支试管,各加入4mL0.01mol·L-1的KMnO4酸性溶液,分别向其中加入0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液2mL,记录溶液褪色所需时间。

实验中发生反应的离子方程式为:      ;

预期现象是:

①溶液的颜色由      色变为      色,

②其中加入      mol·L-1H2C2O4的那支试管中的溶液先变色。

然而实验结果并不尽如人意。实验过程颜色复杂,且褪色先缓慢,后逐渐加快;最大的问题是草酸浓度大,反应速率却更慢。

本实验能否作为课堂实验研究浓度对化学反应速率的影响?适宜的条件是怎样的?某校一研究小组对此进行了探究。下面是他们的实验报告的一部分:

表1 试验安排及结果

实验

编号

A(KMnO4溶液浓度/mol·L-1)

B(草酸溶液浓度/mol·L-1)

C(硫酸溶液浓度/mol·L-1)

褪色时间/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

 

应用SPSS16.0对正交试验结果进行方差分析,结果如下表

表2 各因素水平的数据处理结果

 

A(KMnO4溶液)

B(草酸溶液)

C(硫酸溶液)

浓度/mol·L-1

0.005

0.010

0.015

0.1

0.5

0.9

6

12

18

平均褪色时间/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,      的浓度(选填“A、B或C”,下空同)对反应速率影响显著,而      的浓度对反应速率的影响不显著。

(3)由表2可知,当高锰酸钾浓度为      mol·L-1、草酸浓度为      mol·L-1时,反应最快。即因素A、B的较适宜实验条件得以确定。

根据以上实验结果,该小组同学继续探究硫酸的浓度是怎样影响本反应速率的,测得如下实验结果:

表3 不同硫酸浓度下的褪色时间

c(H2SO4)/mol·L-1

18

16

14

12

10

8

6

褪色时间/s

67

83

90

103

129

146

200

 

(4)根据课堂实验的合适时间,可选溶液的褪色时间约为1分钟和2分钟的两份溶液,即此时硫酸的浓度为      mol·L-1和      mol·L-1,这也有利于观察这两个反应速率的差异。

结论:草酸与酸性高锰酸钾溶液的反应,可作为课堂实验探究浓度对反应速率的影响。

 

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影响化学反应速率的因素很多,某校化学小组用实验的方法进行探究。

实验一:他们只利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5 mol·L-1、2 mol·L-1、18.4 mol·L-1)设计实验方案来研究影响反应速率的因素。

甲同学的实验报告如下表:

实验步骤

现象

结论

①分别取等体积的2 mol·L-1的硫酸于试管中

②____________

反应速率Mg>Fe,Cu不反应

金属的性质越活泼,反应速率越快

(1)甲同学表中实验步骤②为____________________________。

(2)甲同学的实验目的是____________________________________________________

________________________________________________________________________;

要得出正确的实验结论,还需控制的实验条件是____________。乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响,利用如图所示装置进行定量实验。

(3)乙同学在实验中应该测定的数据是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)乙同学完成该实验应选用的实验药品是____________

________________________________________________________________________,

该实验中不选用某浓度的硫酸,理由是______________________________________

________________________________________________________________________。

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。

(5)针对上述实验现象,丙同学认为KMnO4与H2C2O4反应放热,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,你猜想还可能是______________的影响。

(6)若用实验证明你的猜想,除高锰酸钾酸性溶液、草酸溶液外,还需要选择的试剂最合理的是________(填字母)。

A.硫酸钾       B.硫酸锰

C.二氯化锰          D.水

 

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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:他们只利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5 mol·L-1、2 mol·L-1、18.4 mol·L-1),设计实验方案来研究影响反应速率的因素。

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-1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

(1)该同学的实验目的是________________________;要得出正确的实验结论,还需控制的实验条件是________________________________________。

(2)乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响,利用上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↑,在酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液反应时,发现开始一段时间,反应速率较慢,溶液退色不明显;但不久突然退色,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.氯化锰         D.水

 

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I.飞机尾气中的NO会破坏臭氧层。利用催

化剂可使尾气中的NO和CO发生反应2NO +2CO2CO2:+N2;△H<0。已知增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积.对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中

实验编号

T(℃)

NO初始浓度(mol/L)

CO初始浓度(mol/L)

催化剂的比表面积(m2/g)

Ⅰ

280

1.20×10-3

5.80×10-3

82

Ⅱ

1.20×10-3

124

Ⅲ

350

5.80×10-3

  (1)请填全表中的各空格。

  (2)请在右边给出的坐标图中,画出上表中的三

个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变

化的趋势曲线图,并标明各条曲线的实验编号。

II.汽车内燃机工作时产生的高温会引起N2和O2的反应:

N2(g)+O2(g)=2NO(g)是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。

2000C时,向容积为2L的密闭容器中充入10molN2与5mol O2,达到平衡后NO的物质的量为2mol,则该反应的平衡常数K=___       _ 。该温度下,若开始时向上述容器中充入1 molN2和一定量的O2,平衡时O2与NO的物质的量恰好相等,则平 衡时N2的物质的量是    。

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(1)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层.科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:2NO+2CO 2CO2+N2
研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率.为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中:
实验编号T/℃NO初始浓度
mol?L-1
CO初始浓度
mol?L-1Com]
催化剂的比表面积
㎡?g-1
Ⅰ2801.2×10-35.8×10-382
Ⅱ 124
Ⅲ350 124
①请在表格中填入剩余的实验条件数据.
②设计实验Ⅱ、Ⅲ的目的是______.
(2)工业尾气中氮的氧化物常采用氨催化吸收法,原理是NH3与NOx反应生成无毒的物质.某同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮的氧化物处理过程.提供的装置:

步骤一、NH3的制取
①所提供的装置中能快速、简便制取NH3的装置是:______(填装置序号).
②若采用C装置制取氨气(控制实验条件相同),情况如下表:
试剂组合序号 固体试剂(g)NH3体积(ml)
a 12.0gCa(OH)2(过量) 10.8gNH4Cl 2688
b 10.8g(NH4)2SO4 2728
c 12.0gNaOH(过量) 10.8gNH4Cl 3136
d 10.8g(NH4)2SO4 3118
e 12.0gCaO(过量) 10.8gNH4Cl 3506
f 10.8g(NH4)2SO4 3584
分析表中数据,实验室制NH3产率最高的是______(填序号).
步骤二、模拟尾气的处理:

选用上述部分装置,按下列顺序连接成模拟尾气处理装置:
③A中反应的离子方程式:______.
④D装置作用有:使气体混合均匀、调节气流速度,还有一个作用是:______.
⑤D装置中的液体可换成______(填序号).
a.CuSO4溶液     b.H2O    c.CCl4     d.浓H2SO4
⑥该同学所设计的模拟尾气处理实验还存在的明显缺陷是:______.

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同步练习册答案