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1化学反应条件控制1.(2020·温州模拟)探究2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O反应速率的影响因素,有关实验数据如下表所示:实验编号温度(℃)催化剂用量(g)酸性KMnO4溶液H2C2O4溶液KMnO4溶液褪色平均时间(min)体积(mL)浓度(mol·L-1)体积(mL)浓度(mol·L-1)1250.540.180.212.72800.540.180.2a3250.540.0180.26.7425040.0180.2b下列说法不正确的是()A.a12.7,b6.7B.用KMnO4表示该反应速率,v(实验3)v(实验1)C.用H2C2O4表示该反应速率,v(实验1)约为6.6×10-3mol·L-1·min-1D.可通过比较收集相同条件下相同体积CO2所消耗的时间来判断反应速率快慢【解析】选B。A.实验2,温度高,速率快,a12.7,实验4,没有用催化剂,速率慢,b6.7,故A正确;B.实验3,用的KMnO4浓度低,用KMnO4表示该反应速率慢,v(实验3)v(实验1),故B错误;C.由反应方程式可知,2KMnO4～5H2C2O4254×10-3×0.1mol10×10-3×0.1mol即KMnO4完全反应时H2C2O4仍有剩余,Δt=12.7min,Δc(H2C2O4)=则v(实验1)==mol·L-1·min-1=6.6×10-3mol·L-1·min-1,故C正确;D.2反应速率可以用反应物或生成物浓度的变化量来表示,也可通过比较收集相同条件下相同体积CO2所消耗的时间来判断反应速率快慢,故D正确。2.用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M,为研究降解效果,设计如下对比实验探究温度、浓度、pH、催化剂对降解速率和效果的影响,实验测得M的浓度与时间关系如图所示,下列说法不正确的是()实验编号温度/℃pH①251②451③257④251A.实验①在15min内M的降解速率约为1.33×10-5mol·L-1·min-1B.若其他条件相同,实验①②说明升高温度,M降解速率增大C.若其他条件相同,实验①③证明pH越高,越不利于M的降解D.实验④说明M的浓度越小,降解的速率越快【解析】选D。A、根据化学反应速率的数学表达式,v(M)=(0.30-0.10)×10-3÷15mol/(L·min)=1.33×10-5mol/(L·min),故A说法正确;B、①②不同的是温度,②的温度高于①,在相同的时间段内,②中M的浓度变化大于①,说明②中M的降解速率大,故B说法正确;C、①③对比温度相同,③的pH大于①,在相同的时间段内,①中M浓度变化大于③,说明①的降解速率大于③,故C说法正确;D、①④对比M的浓度不同,0～15min时间段内,④中M浓度变化小于①,说明M的浓度越小,降解速率越慢,故D说法错误。3.探究Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O反应的速率影响因素,设计了以下实验,下列说法正确的是()锥形瓶标号0.1mol/LNa2S2O3溶液/mL蒸馏水/mL0.2mol/LH2SO4溶液/mL反应温度/℃浑浊出现时间/s备注31100102010210552016310010505第10秒开始浑浊不再增多41064508A.该反应也可通过测SO2的体积变化来表示化学反应速率的快慢B.3号瓶用Na2S2O3来表示速率为0.01mol·L-1·s-1C.由2号瓶和3号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快D.由1号瓶和4号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快【解析】选D。A、体积受温度的影响较大,因此不能通过SO2的体积的变化来表示化学反应速率的快慢,故A错误;B、3号瓶第10s开始浑浊不再增多,说明实验完全,v(Na2S2O3)=mol·L-1·s-1=0.005mol·L-1·s-1,故B错误;C、2号和3号对比,3号硫酸的浓度以及温度比2号多,不能说明哪个影响化学反应速率,故C错误;D、1号和4号对比,1号硫酸的浓度高于4号,1号的温度低于4号的温度,但4号的反应速率高于1号,因此说明温度越高,反应速率越快,故D正确。【加固训练】硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是()反应温度/℃Na2S2O3溶液稀硫酸H2OV/mLc/mol·L-1V/mLc/mol·L-1V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.2104【解析】选D。本题考查化学反应速率,意在考查学生分析外界条件对化学反应速率的影响。结合选项知混合液的体积都为20mL,硫酸的浓度相同,但选项D中反应温度最高、反应物Na2S2O3的浓度最大,则其反应速率最大,故最先看到浑浊(有硫单质生成)。4.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:他们只利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5mol·L-1、2mol·L-1、18.4mol·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表所示:实验步骤现象结论①分别取等体积的2mol·L-1的硫酸于3支试管中__②__反应速率MgFe,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__________________。【解析】(1)要想通过实验比较法得出正确的结论,必须排除其他因素的变动和干扰,即需要控制好与实验有关的各项反应条件。所以②中加入的Mg、Fe、Cu应该大小、形状都相同。(2)由实验报告的内容可知甲同学的实验目的是研究反应物本身的性质与反应速率的关系,所以还需要控制的实验条件是温度相同。(3)可以通过单位时间内产生气体的多少或产生相同体积的气体所需的时间来比较化学反应速率的快慢。(4)常温下Fe、Al遇浓硫酸、浓硝酸钝化且Mg和浓硫酸反应无氢气生成,所以不能选用18.45mol·L-1的浓硫酸。答案:(1)分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg(2)研究金属(或反应物)本身的性质与反应速率的关系温度相同(3)一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需的时间)(4)Mg(或Fe)、0.5mol·L-1硫酸和2mol·L-1硫酸常温下Mg和18.4mol·L-1浓硫酸反应生成SO2;Fe在18.4mol·L-1浓硫酸中发生钝化1.NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗时即有I2析出,根据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020mol·L-1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0mL混合,记录10～55℃间溶液变蓝时间,55℃时未观察到溶液变蓝,实验结果如图。据图分析,下列判断不正确的是()A.40℃之前与40℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反B.图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等C.图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10-5mol·L-1·s-1D.温度高于40℃时,淀粉不宜用作该实验的指示剂【解析】选B。由题给图象可知,温度低于40℃时,温度升高,溶液变蓝的时间短,但温度高于40℃时情况相反,A项正确;因为b、c两点的温度不同,反应速率不可能相等,B项错误;图中a点所用的时间为80s,则NaHSO3的反应速率为(0.020mol·L-1×10.0mL×10-3L·mL-1)÷(50mL×10-3L·mL-1)÷80s=5.0×10-5mol·L-1·s-1,C项正确;由题给条件,55℃时未观察到溶液变蓝可知,温度高于40℃时,淀粉易糊化,不宜作该实验的指示剂,D项正确。2.(2020·丽水模拟)肼(N2H4)和氧气的反应情况受温度影响。某同学设计方案探究温度对产物的影响结果如图所示。下列说法不正确的是6()A.温度较低时,肼和氧气主要发生的反应N2H4+O2N2+2H2OB.900℃时,能发生反应N2+O22NOC.900℃时,N2的产率与NO的产率之和可能小于1D.该探究方案是将一定量的肼和氧气在密闭容器中进行不断升温实验【解析】选D。由图可知,温度较低时,肼和氧气主要发生反应N2H4+O2N2+2H2O,A正确;由图可知,在400℃到900℃之间,N2的产率逐渐减小、NO的产率逐渐升高,所以,900℃时,能发生反应N2+O22NO,B正确;由图可知,当温度高于900℃后,N2的产率与NO的产率都降低了,说明两个反应都是可逆反应,所以900℃时,N2的产率与NO的产率之和可能小于1,C正确;该探究方案是将一定量的肼和氧气在密闭容器中、在不同温度下达到平衡的实验,反应达到平衡需要一定的时间,所以不能不断升高温度,D不正确。3.(1)已知Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间,研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验一如下(所取溶液体积均为10mL):实验编号实验温度/℃c(Na2S2O3)/(mol·L-1)c(H2SO4)/(mol·L-1)①250.10.1②250.20.1③250.10.2④500.20.1⑤500.10.1其他条件不变时:探究温度对化学反应速率的影响,应选择实验________(填实验编号);若同时选择实验①、实验②、实验③,测定混合液变浑浊的时间,可探究________对化学反应速率的影响。(2)在一定温度下,若将4amolH2和2amolN2放入VL的密闭容器中,5min后测得N2的转化率为50%,则该段时间用H2表示的反应速率为______________。7实验二:已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,在开始一段时间内,反应速率较小,溶液褪色不明显;但不久突然褪色,反应速率明显增大。(3)针对上述现象,某同学认为该反应放热,导致溶液温度上升,反应速率增大。从影响化学反应速率的因素看,你猜想还可能是________的影响。(4)若用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外,可以在反应一开始时加入________(填字母序号)。A.硫酸钾B.硫酸锰C.氯化锰D.水【解析】(1)要探究温度对化学反应速率的影响,应选择浓度相同条件下的实验,所以可以选择①⑤或②④,①②③是在相同温度下,不同浓度对反应速率的影响。(2)氮气的消耗量为amol,则根据方程式计算,消耗氢气的量为3amol,则用氢气表示反应速率为mol·L-1·min-1。(3)因为反应生成硫酸锰,锰离子有催化作用,反应速率突然增大,可能是催化剂的作用造成的。(4)为了验证锰离子是否有催化作用,在做对比实验时可以在开始就加入硫酸锰,观察反应速率是否变化。答案:(1)①⑤(或②④)不同反应物浓度(2)mol·L-1·min-1(3)Mn2+的催化作用(4)B4.锌灰是炼锌厂的烟道灰,含ZnO35%以上,还含有少量的氧化锰(MnO)、氧化铜、铁的氧化物和不溶于酸的杂质,工业上常用酸浸法回收ZnSO4·7H2O。已知ZnSO4·7H2O晶体易溶于水,难溶于酒精,某兴趣小组实验室模拟回收ZnSO4·7H2O晶体,流程如下:请回答:(1)分析步骤Ⅱ中的操作和原理,回答下列问题:①结合表1、2,分析选择的pH及温度分别是________、________,其中,可以采用加入__________________来