高考化学化学反应速率与化学平衡-经典压轴题及答案

高考化学化学反应速率与化学平衡-经典压轴题及答案
一、化学反应速率与化学平衡
1．碳酸镁晶须是一种新型的吸波隐形材料中的增强材料。

（1）合成该物质的步骤如下：
步骤1：配制0.5mol·L-1 MgSO4溶液和0.5mol·L-1 NH4HCO3溶液。

步骤2：用量筒量取500mL NH4HCO3溶液于1000mL三颈烧瓶中，开启搅拌器。

温度控制在50℃。

步骤3：将250mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中，1min内滴加完后，用氨水调节溶液pH到9.5。

步骤4：放置1h后，过滤，洗涤。

步骤5：在40℃的真空干燥箱中干燥10h，得碳酸镁晶须产品（MgCO3·nH2O n=1～5）。

①步骤2控制温度在50℃，较好的加热方法是_________。

②步骤3生成MgCO3·nH2O沉淀的化学方程式为__________。

③步骤4检验沉淀是否洗涤干净的方法是__________。

（2）测定生成的MgCO3·nH2O中的n值。

称量1.000碳酸镁晶须，放入如图所示的广口瓶中加入适量水，并滴入稀硫酸与晶须反应，生成的CO2被NaOH溶液吸收，在室温下反应4～5h，反应后期将温度升到30℃，最后将烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定，测得CO2的总量；重复上述操作2次。

①图中气球的作用是_________。

②上述反应后期要升温到30℃，主要目的是______。

③测得每7.8000g碳酸镁晶须产生标准状况下CO2为1.12L，则n值为_______。

（3）碳酸镁晶须可由菱镁矿获得，为测定某菱镁矿（主要成分是碳酸镁，含少量碳酸亚铁、二氧化硅）中铁的含量，在实验室分别称取12.5g菱镁矿样品溶于过量的稀硫酸并完全转移到锥形瓶中，加入指示剂，用0.010mol/L H2O2溶液进行滴定。

平行测定四组。

消耗H2O2溶液的体积数据如表所示。

实验编号1234
消耗H2O2溶液体积/mL15.0015.0215.6214.98
①H2O2溶液应装在_________（填“酸式”或“碱式”）滴定管中。

②根据表中数据，可计算出菱镁矿中铁元素的质量分数为_________ %（保留小数点后两位）。

【答案】水浴加热 MgSO4+NH4HCO3+NH3▪H2O+(n-1)H2O ∆
MgCO3·nH2O↓+(NH4)2SO4取最
后一次洗涤液少许于试管中，加入稀盐酸，无明显现象，然后加入BaCl2溶液，若无白色沉淀，则沉淀已经洗涤干净缓冲压强（或平衡压强），还可以起到封闭体系的作用使广口瓶中溶解的CO2充分逸出，并被NaOH溶液充分吸收 4 酸式 0.13
【解析】
【分析】
本实验题分为合成碳酸镁晶须、测定MgCO3·nH2O中n值、测定菱镁矿中铁的含量三部分。

合成碳酸镁晶须是利用MgSO4溶液和NH4HCO3溶液、氨水反应生成。

测定
MgCO3·nH2O中n值，采用的是加稀硫酸，和MgCO3·nH2O反应，测定产生的CO2的体积，可以通过计算确定MgCO3·nH2O中n值。

测定菱镁矿中铁的含量的原理是将菱镁矿中的铁转化为Fe2+，用H2O2溶液滴定，根据消耗的H2O2的物质的量以及电子守恒即可计算出菱镁矿中铁的含量。

【详解】
（1）①步骤2控制温度在50℃，当温度不超过100℃时，较好的加热方法是水浴加热。

水浴加热既可均匀加热，又可以很好地控制温度。

②MgSO4溶液和NH4HCO3溶液、氨水反应生成MgCO3·nH2O沉淀的同时还得到(NH4)2SO4，
化学方程式为：MgSO4+NH4HCO3+NH3▪H2O+(n-1)H2O ∆
MgCO3·nH2O↓+(NH4)2SO4。

③步骤4检验沉淀是否洗涤干净，可以检验洗涤液中的SO42-，方法是取最后一次洗涤液少许于试管中，加入稀盐酸，无明显现象，然后加入BaCl2溶液，若无白色沉淀，则沉淀已经洗涤干净。

（2）①图中气球可以缓冲压强（或平衡压强），还可以起到封闭体系的作用。

②上述反应后期要升温到30℃，主要目的是使广口瓶中溶解的CO2充分逸出，并被NaOH 溶液充分吸收。

③标准状况下1.12LCO2的物质的量为0.05mol，根据碳守恒，有
7.8000g
(84+18n)g/mol
=0.05mol，解得n=4。

（3）①H2O2溶液有强氧化性和弱酸性，应装在酸式滴定管中。

②四次实验数据，第3次和其他三次数据偏离较大，舍去，计算出三次实验消耗H2O2溶液体积的平均值为15.00mL。

n(H2O2)=0.015L×0.010mol/L=1.5×10-4mol，在H2O2和Fe2+的反应中，H2O2做氧化剂，-1价氧的化合价降低到-2价，Fe2+中铁的化合价升高到+3价，根据电子守恒，n(Fe2+)=2(H2O2)= 3×10-4mol，则m(Fe)= 3×10-4mol×56g/mol=0.0168g，实验菱镁矿中
铁元素的质量分数为0.0168
12.5
×100%=0.13%。

【点睛】
当控制温度在100℃以下时，可以采取水浴加热的方法。

检验沉淀是否洗涤干净时需要选择合适的检测离子，选择检测的离子一定是滤液中的离子，并且容易通过化学方法检测。

检验沉淀是否洗涤干净的操作需要同学记住。

2．SO2是常见的大气污染物，燃煤是产生SO2的主要原因。

工业上有多种方法可以减少SO2的排放。

（1）往煤中添加一些石灰石，可使燃煤过程中产生的SO2转化成硫酸钙。

该反应的总化学方程式是___________________________________。

（2）可用多种溶液做燃煤烟气中SO2的吸收液。

①分别用等物质的量浓度的Na2SO3溶液和NaOH溶液做吸收液，当生成等物质的量NaHSO3时，两种吸收液体积比V(Na2SO3): V(NaOH)=_________________。

②NaOH溶液吸收了足量的SO2后会失效，可将这种失效的溶液与一定量的石灰水溶液充分反应后过滤，使NaOH溶液再生，再生过程的离子方程式是_________________。

（3）甲同学认为BaCl2溶液可以做SO2的吸收液。

为此甲同学设计如下实验（夹持装置和加热装置略，气密性已检验）。

反应开始后，A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B中有白色沉淀。

甲同学认为B中白色沉淀是SO2与BaCl2溶液反应生成的BaSO3，所以BaCl2溶液可做SO2吸收液。

乙同学认为B中的白色沉淀是BaSO4，产生BaSO4的原因是：
①A中产生的白雾是浓硫酸的酸雾，进入B中与BaCI2溶液反应生成BaSO4沉淀。

②________________________________________________。

为证明SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，乙同学对甲同学的实验装置做了如下改动并实验（夹持装置和加热装置略，气密性已检验）：
反应开始后，A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B、C试管中除了有气泡外，未见其它现象；D中红色褪去。

③试管B中试剂是__________________溶液；滴加浓硫酸之前的操作是
____________________。

④通过甲、乙两位同学的实验，得出的结论是______________________________。

【答案】2CaCO3 + 2SO2 +O2高温
2CaSO4+2CO2 1:2 Ca2+ +OH-+ HSO3-＝CaSO3↓+ H2O A中
产生的SO2与装置内空气中的O2进入B中与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀饱和NaHSO3打开弹簧夹，通入N2，一段时间后关闭弹簧夹 SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液
【解析】
【分析】
浓硫酸和亚硫酸钠固体反应可以生成二氧化硫，由于反应放热，浓硫酸有可能挥发，进入B中，和BaCl2溶液反应生成BaSO4白色沉淀，不能确定B中产生的白色沉淀是硫酸和BaCl2反应产生的BaSO4还是二氧化硫和BaCl2反应生成的BaSO3，所以要先除去可能存在的硫酸，需要通过饱和亚硫酸氢钠溶液，既不吸收二氧化硫，又可以除去硫酸，然后再通入BaCl2溶液中，若产生白色沉淀，则证明BaCl2溶液可以吸收二氧化硫，若不产生白色沉淀，则证明BaCl2溶液不可以吸收二氧化硫，实验结果是除去了硫酸后BaCl2溶液中没有产生沉淀，所以得出结论：SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液。

【详解】
（1）在高温下石灰石与SO2以及氧气反应生成硫酸钙和CO2，反应的化学方程式为2CaCO3 + 2SO2 +O22CaSO4+2CO2。

（2）①当生成等物质的量NaHSO3时，根据钠离子守恒可知需要亚硫酸钠和氢氧化钠的物质的量之比是1：2。

由于二者的浓度相等，则需要的溶液体积之比是1：2。

②要把亚硫酸氢钠转化为氢氧化钠，需要加入氢氧化钙，反应的离子方程式为Ca2+ +OH-+ HSO3-＝CaSO3↓+ H2O。

（3）②由于空气中含有氧气，因此另外一种可能是A中产生的SO2与装置内空气中的O2进入B中与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀。

③为排除浓硫酸酸雾的影响，B中应该盛放饱和亚硫酸氢钠溶液。

为防止空气中氧气的影响，滴加浓硫酸之前的操作是打开弹簧夹，通入N2，一段时间后关闭弹簧夹。

④A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B、C试管中除了有气泡外，未见其它现象；D中红色褪去，说明有SO2产生，所以结论是SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液。

【点晴】
解答综合性实验设计与评价题的基本流程
原理→反应物质→仪器装置→现象→结论→作用意义→联想。

具体分析为：
（1）实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？
（2）所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择)。

（3）有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。

（4）有关操作：技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。

（5）实验现象：自下而上，自左而右全面观察。

（6）实验结论：直接结论或导出结论。

3．硫代硫酸钠俗称保险粉，实验室用SO2通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中来制备硫代硫酸钠。

(1)用图2所示装置制取Na2S2O3，其中盛放Na2SO3固体的玻璃仪器名称是____________，三颈烧瓶中发生反应的化学方程式______________。

(2)保险粉样品中Na2S2O3·5H2O的纯度(质量分数)可通过氧化还原滴定法测定，相关反应方程式为2Na2S2O3＋I2＝2NaI＋Na2S4O6。

准确称取W g样品于锥形瓶中，用适量蒸馏水溶解，并滴加淀粉溶液作指示剂。

用0.1000 mol·L－1碘的标准溶液进行滴定。

请回答：
①到达滴定终点的标志_______________。

②滴定起始和终点的液面位置如图3，则消耗碘的标准溶液体积为____mL，产品的纯度为______________(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)。

③若滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，则会使样品中Na2S2O3·5H2O的纯度的测量结果___________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

(3)某研究小组以硫代硫酸钠与硫酸反应来探究外界条件对反应速率的影响，设计实验如下：
下列有关说法不正确的是__________________
A．该同学在实验中采用的研究方法是实验比较法
B实验①和②探究其他条件不变时Na2S2O3浓度对相关反应速率的影响
C．实验①和③溶液变浑浊的时间相同
D．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③和⑤
【答案】蒸馏烧瓶 2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2溶液变为蓝色，且30s内不恢复原
色 18.10
-3
0.326M 3.62?10?M
%
W W
或偏低 CD
【解析】
【分析】
(1)根据仪器的结构和性能确定盛放Na2SO3固体的玻璃仪器名称；三颈烧瓶中发生的反应是SO2通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中生成硫代硫酸钠；
(2)①用配制的碘溶液滴定硫代硫酸钠，利用碘单质遇淀粉变蓝指示反应终点；
②终点读数与起点读数之差为消耗碘的标准溶液体积，根据方程式计算；
③局部变色就停止滴定，消耗标准溶液体积偏小，测定结果偏低；
(3)A．采取控制变量法对比实验探究外界条件对反应速率的影响；
B．实验①、②的温度相等，c(H2SO4)相等，c(Na2S2O3)不相等，故实验①、②是探究浓度对化学反应速率的影响；
C．实验①、③的温度相等，c(Na2S2O3)相等，c(H2SO4)不相等，反应速率不相等；
D．实验③、⑤温度不相等，c(H2SO4)和c(Na2S2O3)也均不相等。

【详解】
(1) 盛放Na2SO3固体的玻璃仪器是蒸馏烧瓶，三颈烧瓶中SO2通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中生成硫代硫酸钠时发生反应的化学方程式为2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2；(2)①用配制的碘溶液滴定硫代硫酸钠，滴入最后一滴碘的标准溶液，溶液变为蓝色，且30s内不恢复原色，说明反应到达终点；
②终点读数为18.10mL，起点读数为0.00mL，故消耗碘的标准溶液体积为18.10mL，
设Na2S2O3•5H2O的纯度为x，则：
2Na2S2O3•5H2O～2Na2S2O3～I2
2Mg 1mol
Wxg 18.10×10-3L×0.1000mol•L-1
故2Mg：Wxg=1mol：18.10×10-3L×0.1000mol•L-1，解得x=0.362M
W
%；
③局部变色就停止滴定，消耗标准溶液体积偏小，会使样品中Na2S2O3•5H2O的纯度的测量结果偏低；
(3)A．采取控制变量法对比实验探究外界条件对反应速率的影响，故A正确，
B．实验①、②的温度相等，c(H2SO4)相等，c(Na2S2O3)不相等，故实验①、②是探究浓度对化学反应速率的影响，故B正确；
C实验①、③的温度相等，c(Na2S2O3)相等，c(H2SO4)不相等，③中c(H2SO4)较大，反应速率较快，变浑浊时间较短，故C错误；
D探究温度对化学反应速率的影响，应保证物质的浓度相等，而实验③、⑤温度不相等，c(H2SO4)和c(Na2S2O3)也均不相等，实验②、④中c(H2SO4)和c(Na2S2O3)均相等，但温度不等，故实验②、④是探究温度对化学反应速率的影响，故D错误；
故答案为CD。

4．某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体，具体流程如下
已知：(1) AlCl3·6H2O易溶于水、乙醇及乙醚；
(2) 明矾在水中的溶解度如下表：
温度/℃010203040608090
溶解度/g 3.00 3.99 5.908.3911.724.871.0109
(1)步骤Ⅱ中生成Al(OH)3的离子方程式为
____________________________________________。

(2)步骤Ⅲ灼烧Al(OH)3所用实验室常用仪器为________，为了提高Al2O3纯度，需
________(填操作步骤)。

(3)制备AlCl3·6H2O的工业生产中，胶状固体用酸浸取后，还需要通入HCl气体。

通入HCl的作用主要有两点：____________和____________。

(4)已知：在不同温度条件下向一定量的氯化铝溶液中通入HCl气体，通入量对
AlCl3·6H2O结晶量和结晶效率的影响如图，请补充完整由胶状固体制备AlCl3·6H2O晶体的实验方案：向胶状固体滴加一定浓度盐酸，直至恰好完全溶解，
__________________________。

【答案】AlO2-＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3-坩埚灼烧至恒重抑制AlCl3水解增加c(Cl－)，有利于AlCl3·6H2O结晶在45 ℃以下(或冷水浴条件下)通入HCl气体，至有大量晶体析出，过滤，用浓盐酸洗涤2～3次，低温(或减压)干燥，得到AlCl3·6H2O晶体【解析】
【分析】
根据Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体的制备流程，结合题中相关信息及数据，综合运用物质的分离与提纯的方法进行分析。

【详解】
(1)步骤Ⅱ向NaAlO2溶液中通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀，离子方程式为 AlO2-＋CO2＋
2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3-。

(2)步骤Ⅲ灼烧Al(OH)3固体，应使用坩埚；提高Al2O3纯度须使Al(OH)3完全分解，故应灼烧至恒重。

(3)用酸浸取胶状Al(OH)3固体后，通入HCl气体，可抑制AlCl3水解，同时增大c(Cl－)，有利于AlCl3·6H2O结晶析出。

(4)由图可知，温度不超过45℃时，AlCl3·6H2O的结晶量和结晶效率均较高。

应控制低温条件下向溶液中通入HCl气体直至有大量晶体析出；为防止AlCl3·6H2O水解和分解，
AlCl3·6H2O晶体应用浓盐酸洗涤、低温(或减压)干燥。

因此，由胶状固体制备AlCl3·6H2O晶体的实验方案为：向胶状固体滴加一定浓度盐酸，直至恰好完全溶解，在45 ℃以下(或冷水浴条件下)通入HCl气体，至有大量晶体析出，过滤，用浓盐酸洗涤2～3次，低温(或减压)干燥，得到AlCl3·6H2O晶体。

5．某化学兴趣小组为验证SO2的还原性和Fe3+的氧化性，特邀你参与以下探究活动。

I.理论预测
该兴趣小组实验实施前进行了充分的讨论交流,确定选择SO2和FeCl3溶液的反应来探究，并预测将SO2通入FeCl3溶液中的现象。

小组同学想听听你的分析：
（1）确定选择SO2和FeCl3溶液的反应而不选择SO2和Fe(NO3)3溶液的反应来探究，你认为可能是基于什么原因作出的选择：_______________________________________。

（2）将SO2通入FeCl3溶液中，你认为可能观察到的现象是：______________________，你预测的理论依据是（用离子方程式表示）：___________________________________。

II.实验探究
（1）配制1mol·L-1FeCl3溶液（未用盐酸酸化）
①下面是小组四位同学在配制溶液时的“转移”操作，其中正确的是：_________。

②检测得知溶液呈酸性，其原因是：___________________________（用离子方程式表示）。

（2）将SO2通入FeCl3溶液至饱和，观察到溶液由棕黄色变为红棕色，并没有观察到预期的现象。

将反应后的溶液放置12小时后又出现了预期的结果。

查阅资料得知：[Fe(HSO3)]2+为红棕色，生成[Fe(HSO3)]2+的反应为可逆反应。

请你用化学方程式解释将SO2通入FeCl3溶液至饱和时观察到的现象：
_____________________________________。

（3）为了探究如何缩短红棕色变为预期颜色的时间，小组继续探究：另取少量FeCl3溶液，再通入SO2，溶液变为红棕色，加浓HCl酸化，几分钟后变为预期颜色。

请你推测小组在实验方案设计中“加浓HCl酸化”的目的是：
_____________________________________________________。

【答案】NO3-可能对验证Fe3+的氧化性有干扰溶液由（棕）黄色变为浅绿色 2Fe3+ + SO2 + 2H 2O = 2Fe2+ + SO42 + 4H+ A Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3+ 3H+ FeCl3+ SO2 + H2O
[Fe(HSO 3)]Cl2+ HCl 增大H+浓度，使“ FeCl3+ SO2 + H2O [Fe(HSO3)]Cl2+ HCl”平衡逆向移动，加快预期反应的速率
【解析】
【分析】
本题考查SO2和FeCl3溶液反应的实验探究，涉及物质性质的分析，物质的量浓度溶液的配制，盐类的水解，外界条件对化学平衡的影响，结合相应知识进行分析；
【详解】
I.(1)SO2溶于水显酸性，酸性条件下， NO3-也可将SO2氧化，干扰实验，因此，本题答案为：NO3-可能对验证Fe3+的氧化性有干扰；
(2)由于SO2具有还原性，Fe3+具有氧化性，预测SO2通入FeCl3溶液中SO2将Fe3+还原为
Fe2+，可能观察到的现象是：溶液由棕黄色变为浅绿色。

反应的离子方程式可表示为
SO2+2Fe3++2H2O=SO42-+2Fe2++4H+，因此，本题答案为：溶液由（棕）黄色变为浅绿
色；2Fe3+ + SO2 + 2H2O = 2Fe2+ + SO42 + 4H+；
II.（1）①“转移”时防止溶液外洒，应将玻璃棒的下端伸入容量瓶的刻度线以下，用玻璃棒引流溶液，故选A；
②FeCl3属于强酸弱碱盐，由于Fe3+的水解使溶液呈酸性，Fe3+水解的离子方程式为
Fe3++3H 2O Fe（OH）3+3H+，因此，本题答案为：Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3+ 3H+；（2）根据资料，红棕色溶液中含[Fe（HSO3）]2+，该过程中元素的化合价没有变化，反应的化学方程式为SO 2+FeCl3+H2O[Fe（HSO3）]Cl2+2HCl，因此，本题答案为：FeCl3+ SO2 + H 2O [Fe(HSO3)]Cl2+ HCl；
（3）出现红棕色是发生了反应SO 2+FeCl3+H2O[Fe（HSO3）]Cl2+2HCl，缩短红棕色时
间，使上述平衡向逆反应方向移动。

因此，本题答案为：增大H+浓度，使“ FeCl3+ SO2 +
H 2O [Fe(HSO3)]Cl2+ HCl”平衡逆向移动，加快预期反应的速率；
6．（10分）某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。

请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有。

（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是。

（3）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。

将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。

混合液A B C D E F
4mol·L-1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5
饱和CuSO4溶液/mL00.5 2.55V620
H2O/mL V7V8V9V10100
①请完成此实验设计，其中：V1= ，V6= ，V9= 。

②反应一段时间后，实验E中的金属呈色。

③该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。

但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降,请分析氢气生成速率下降的主要原因。

【答案】（1）Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2-（2分）
（2）CuSO4与Zn反应产生的铜与Zn形成微电池，加快了氢气产生的速度（2分）
（3）①V1=30；V6=10；V9=17.5 ②红色（紫红色）（每格1分，共4分）
③当加入一定量的CuSO4后，生成的单质铜会沉积在Zn的表面降低了Zn与溶液接触的表面（2分）
【解析】
试题分析：用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气原因：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，Zn、Cu、H2SO4形成原电池：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2-加快反应；为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验，则该实验只是研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，故其他量浓度均不变，故溶液总体积相同，故V1=V2=V3=V4=V5=30；V6=10；V9=17.5；E中加入10mL饱和CuSO4溶液，会导致Zn表面附着一层红色金属铜；当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降,请分析氢气生成速率下降的主要原因生成的单质铜会沉积在Zn的表面降低了Zn与溶液接触的
表面，是反应速率减慢。

考点：探究实验。

7．某小组以醋酸为例探究弱酸的性质。

（1）实验一：探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响。

①设计实验方案如下表，表中c =________ mol·L-1。

编号酸的种类酸的浓度/mol·L-1酸的体积/mL镁条质量/g
1醋酸 1.010 2.0
2盐酸c10 2.0
②实验步骤：a）检查装置（下图）的气密性后，添加药品；
b）反应开始后，___________________________(填写操作）；
c）将所记录的数据转化为曲线图（右图）。

③写出0～5min醋酸、盐酸与镁条反应的反应速率变化规律：____________。

（2）实验二：现有一瓶醋酸溶液，常温下测定其中醋酸的电离程度（已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分比）。

设计实验方案，将待测物理量和对应的测定方法填写在下表中。

待测物理量测定方法
①__________量取25.00mL醋酸溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将0.1000 mol·L-1 NaOH标准溶液装入碱式滴定管中，滴定至终点，记录数据．重复滴定2次．
②_________________________________________________
【答案】1.0 每隔1min记录一次生成H2的体积醋酸与镁条反应的速率随时间变化不明显；盐酸与镁条反应开始阶段反应速率很快，一段时间后反应速率明显减小醋酸溶液的
物质的量浓度 H+的物质的量浓度取适量醋酸溶液于烧杯中，用pH计测定溶液pH 【解析】
【分析】
（1）①要探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响，则必须保持其他影响反应速率的因素保持一致，据此分析C的数值；
②据图可知，是要通过测量在相同的时间内收集到的氢气体积的大小来测量反应速率，据此分析反应开始后的操作；
③通过图象来分析单位时间内氢气的体积的变化可知醋酸、盐酸与镁条反应的速率的变化情况；
（2）醋酸的电离程度是已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分比，故要求醋酸的电离程度，故应测出醋酸溶液的浓度和溶液中H+的浓度，据此分析。

①根据测定方法可知，此为酸碱中和滴定，可测出醋酸溶液的浓度；碱液应盛放在碱式滴定管中；
②由于①能测出醋酸溶液的浓度，故此步实验的目的是测量溶液中H+的浓度，而若较精确的测量溶液的pH，用pH计。

【详解】
（1）①要探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响，则必须保持其他影响反应速率的因素保持一致，故醋酸和盐酸的浓度应相同，故C也应为1.0mol/L，故答案为：1.0；
②据图可知，是要通过测量在相同的时间段内收集到的氢气体积的大小来测量反应速率，故在反应开始后，应每隔1min记录一次生成H2的体积，故答案为：每隔1min记录一次生成H2的体积；
③通过图象分析可知，单位时间内醋酸与镁条反应生成氢气的体积变化很小，即醋酸与镁条的反应速率变化不大；而盐酸与镁条的反应一开始很快，一段时间后，单位时间内生成的氢气的体积明显变小，即反应速率明显减小，故答案为：醋酸与镁条反应的速率随时间变化不明显，盐酸与镁条反应开始阶段反应速率很快，一段时间后反应速率明显减小；（2）醋酸的电离程度是已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分比，故要求醋酸的电离程度，故应测出醋酸溶液的浓度和溶液中H+的浓度。

①根据测定方法可知，此为酸碱中和滴定，所给的NaOH溶液是标准液，即醋酸是待测液，通过滴定，可测出醋酸溶液的浓度，故答案为：醋酸溶液的物质的量浓度；
②由于①能测出醋酸溶液的浓度，故此步实验的目的是测量溶液中H+的浓度，而若较精确的测量溶液的pH，应该用pH计，方法是取适量醋酸溶液于烧杯中，用pH计测定溶液pH，故答案为：H+的物质的量浓度；取适量醋酸溶液于烧杯中，用pH计测定溶液pH。

【点睛】
本题考查化学实验方案的设计，涉及了影响反应速率的因素、实验方案的设计以及图象问题等，注意探究实验设计的关键是变量唯一化。

8．某化学学习小组进行如下实验
Ⅰ.探究反应速率的影响因素
设计了如下的方案并记录实验结果(忽略溶液混合体积变化)。

限选试剂和仪器：0.20 mol·L-
1H2C2O4溶液、0.010 mol·L-1KMnO4溶液（酸性）、蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴
槽
(1)上述实验①、②是探究_____对化学反应速率的影响；若上述实验②、③是探究浓度对
化学反应速率的影响，则 a 为_________；乙是实验需要测量的物理量，则表格中“乙”应填写_____。

Ⅱ.测定 H2C2O4·xH2O 中 x 值
已知：M（H2C2O4）=90 g·mol-1
①称取 1.260 g 纯草酸晶体，将草酸制成 100.00 mL 水溶液为待测液；
②取 25.00 mL 待测液放入锥形瓶中，再加入适量的稀 H2SO4；
③用浓度为 0.05 000 mol·L-1的 KMnO4标准溶液进行滴定。

(2)请写出滴定中发生反应的离子方程式_____。

(3)某学生的滴定方式（夹持部分略去）如下，最合理的是_____（选填 a、b）。

(4)由图可知消耗 KMnO4溶液体积为_____mL。

(5)滴定过程中眼睛应注视_________，滴定终点锥形瓶内溶液的颜色变化为_____。

(6)通过上述数据，求得 x=_____。

若由于操作不当，滴定结束后滴定管尖嘴处有一气泡，
引起实验结果_____（偏大、偏小或没有影响）；其它操作均正确，滴定前未用标准KMnO4 溶液润洗滴定管，引起实验结果_________（偏大、偏小或没有影响）。

【答案】温度 1.0 溶液褪色时间/s 5H2C2O4＋2MnO4-＋6H+ ===10CO2↑＋2Mn2+＋8H2O b 20.00 锥形瓶中颜色变化溶液由无色变成紫红色，且半分钟内不褪色 2 偏小偏
小
【解析】
【分析】
【详解】
I、(1)由表中数据可知，实验①、②只有温度不同，所以实验①、②是探究温度对化学反应速率的影响。

若上述实验②、③是探究浓度对化学反应速率的影响，对比表中数据，只有
H2C2O4浓度可变，在保证溶液总体积(2.0mL+4.0mL=6.0mL)不变条件下加蒸馏水稀释H2C2O4
溶液，所以a=6.0mL-4.0mL-1.0mL=1.0mL 。

因为本实验是探究反应速率的影响因素，所以必须有能够计量反应速率大小的物理量，KMnO 4的物质的量恒定，KMnO 4呈紫色，可以以溶液褪色所用的时间来计量反应速率，所给仪器中有秒表，故时间单位为“s”，表格中“乙”应该是“溶液褪色时间/s”。

II 、(2)H 2C 2O 4分子中碳原子显+3价，有一定的还原性，常被氧化为CO 2，KMnO 4具有强氧化性，通常被还原为Mn 2+，利用化合价升降法配平,所以滴定中的离子方程式为：5H 2C 2O 4+2MnO 4-+6H +=2Mn 2++10CO 2↑+8H 2O ；
(3)KMnO 4具有强氧化性，能氧化橡胶，所以不能用碱式滴定管盛装KMnO 4溶液，a 不合理，答案选b ；
(4)图中滴定管精确到0.1mL ，估读到0.01mL ，从上往下读，滴定前的读数为0.90mL ，滴定后的读数20.90mL ，消耗KMnO 4溶液体积为20.90mL-0.90mL=20.00mL ；
(5)滴定实验中减小误差的关键操作就是要准确判断滴定终点，所以滴定过程中眼睛始终注视着锥形瓶中溶液颜色的变化；KMnO 4呈紫红色，当KMnO 4不足时，溶液几乎是无色，当H 2C 2O 4完全反应后，再多一滴KMnO 4溶液，溶液立即显红色，此时我们认为是滴定终点，为防止溶液局部没有完全反应，故还要持续摇动锥形瓶30s ，所以滴定终点锥形瓶内溶液的颜色变化为：溶液由无色变成紫红色，且半分钟内不褪色； (6)先求H 2C 2O 4物质的量，再求H 2C 2O 4·xH 2O 摩尔质量。

列比例式：
22452()?0.0250.05/?0.02mol mol
c H C O L mol L L
=，解得c (H 2C 2O 4)=0.1mol/L 。

则
1.260g 纯草酸晶体中H 2C 2O 4物质的量n (H 2C 2O 4)=0.1L ×0.1mol/L=0.01mol ，即H 2C 2O 4·xH 2O 的物质的量=0.01mol ，H 2C 2O 4·
xH 2O 的摩尔质量1.260126.00.01g M mol ='=
，2242
()126.090x 2()18M M H C O M H O --='=
= 。

滴定结束后滴定管尖嘴处有一气泡，使得KMnO 4溶液体积读数偏大，根据上面的计算式可知n (H 2C 2O 4·
xH 2O)偏大，H 2C 2O 4·xH 2O 的摩尔质量偏小，x 值偏小。

若滴定前未用标准 KMnO 4 溶液润洗滴定管，KMnO 4溶液浓度偏小，滴定终点时消耗KMnO 4溶液体积偏大，根据上面的计算式可知n (H 2C 2O 4·xH 2O)偏大，H 2C 2O 4·xH 2O 的摩尔质量偏小，x 值偏小。

【点睛】
当探究某一因素对反应速率的影响时，必须保持其他因素不变，即所谓控制变量法。

另外，人们常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来测量反应速率。

9．某酸性工业废水中含有K 2Cr 2O 7。

光照下，草酸(H 2C 2O 4)能将其中的Cr 2O 转化为Cr 3＋。

某课题组研究发现，少量铁明矾[Al 2Fe(SO 4)4·24H 2O]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 ℃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pH 和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。