专题03 运用变量控制法的实验探究（重难点讲义）化学鲁科版必修第二册

本讲义聚焦变量控制法在实验探究中的应用，系统梳理化学反应条件控制（温度、浓度等）、工业合成氨条件选择、变量控制实验原则及解题策略，构建从理论到工业应用再到实验探究的学习支架。 资料以核心素养为导向，通过工业合成氨条件分析培养科学思维，变量控制实验设计提升科学探究能力，燃料充分燃烧实例强化科学态度与责任，课中辅助教学，课后分层训练助学生巩固方法、查漏补缺。

专题03 运用变量控制法的实验探究 1.了解化学反应条件的控制。 2.学会运用变量控制的方法研究影响化学反应的因素。 3.了解变量控制的思想方法及其在探究影响化学反应中的应用。　 4.掌握控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。 一、化学反应条件的控制 1．控制反应条件的目的 由于化学反应的速率受反应物自身的性质、温度、浓度、气体压强、催化剂、固体表面积等条件的影响，所以人们通常从上述方面考虑，选取适当的条件既可以控制化学反应速率，又可以提高化学反应的限度。 （1）促进有利反应 （2）抑制有害反应 2．控制反应条件的基本措施 （1）控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。 （2）提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。 3．控制反应条件的应用——燃料充分燃烧条件的选择 （1）燃料燃烧的条件：燃料与空气接触；温度达到燃料的着火点。 （2）燃料充分燃烧的条件：要有足够的空气或氧气（助燃剂）；燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积。 （3）燃料充分燃烧的意义：使有限的能量发挥最大的作用，节约能源；降低污染的程度。 4．提高煤燃料燃烧效率的措施 （1）煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉：增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃烧更充分，反应速率更快。 （2）通入适当过量的空气：增大O2浓度煤粉充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量；同时避免不充分燃烧，生成CO，造成环境污染。 （3）尽可能充分利用燃料燃烧所释放的热能，提高热能的利用率：炉膛材料尽量选择保温性能好的，烟道废气中的热量用来加热水、发电等，以提高热量利用率。。 5．提高燃料燃烧效率的实质和意义 （1）实质：从多方面控制燃烧反应的条件(包括环境)。 （2）意义：节约能源、节省资源、减少污染等。 二、条件控制在工业合成氨中的应用 1．化学理论：低温、高压时有利于提高氨的产率。 2．工业实际： ①温度——温度低，氨的产率高，反应速率小，达到化学平衡所需时间长，生产成本高，工业上通常选择在400～500_℃下进行。 ②压强——压强越大，氨的产率越高，对动力和生产设备的要求也越高，采用的压强通常为10_MPa～30_MPa。 3．化工生产中反应条件的调控 考虑因素：化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。 三、变量控制探究影响化学反应速率的因素 变量控制探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”，即要保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系列实验，找出变量对化学反应速率的影响。其探究流程为： 四、变量控制探究影响化学反应因素的解题策略 在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，故为搞清楚某个因素的影响需控制其他因素相同或不变，再进行实验。因此，常用控制变量思想解决该类问题。 1．考查形式 （1）以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。 （2）给出影响化学反应速率的几种因素，让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。 2．解题策略 （1）确定变量 解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。 （2）定多变一 在探究时，应该先确定其他的因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 （3）数据有效 解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。 （4）探究化学反应速率的影响因素,关键是控制好变量。例如,探究不同温度对化学反应速率的影响时,应控制浓度和其他影响因素相同;比较不同浓度对化学反应速率的影响时,则应控制温度和其他影响因素相同。步骤如下: 五、变量化学反应条件的控制的应用 1. 工农业生产应用：在工农业生产中，化学反应条件的控制对于提高产量、优化产品质量至关重要。例如，在农业生产中，化学反应被广泛用于肥料制备。通过控制反应条件，如温度、压力和反应物的浓度，可以合成高效的磷肥和氮肥，提高农作物的养分吸收效率和产量。此外，化学反应还被用于土壤改良，通过中和土壤酸碱度、增加土壤保水能力和通气性，为农作物提供更好的生长环境。 2. 提高反应效率：控制化学反应条件是提高反应效率的关键。通过加热、增大反应物浓度、改变压强、使用催化剂或增大固体物质的接触面积等措施，可以显著加快反应速率，提高原料的利用率。例如，在化工生产中，合成氨的反应通过精确控制温度和压强，可以在保证高产率的同时，降低生产成本。 3. 调控燃烧反应：燃烧反应的效率直接关系到能源的利用率。通过控制燃烧反应的条件，如燃料的粒度、空气或氧气的供应量以及燃烧室的温度，可以显著提高燃料的燃烧效率。例如，将煤块粉碎成煤粉，增大与空气的接触面积，并通入适当过量的空气，可以使煤粉充分燃烧，放出更多的热量。 4. 化工工艺优化：在化工工艺中，化学反应条件的控制对于优化产品质量、降低成本具有重要意义。通过精确调控反应条件，如温度、压强、反应物浓度和催化剂的使用，可以实现反应的选择性优化，提高目标产物的产率和纯度。此外，化工生产中还需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性，以实现经济效益的最大化。 5. 环境保护治理：化学反应在环境保护和治理中发挥着重要作用。通过化学反应，可以将废气中的有害物质转化为无害物质，如脱硫、脱氮等反应。在废水处理中，化学反应可以用于去除水中的有机物、重金属等污染物，实现水资源的净化。此外，化学反应还可以用于土壤修复，通过改变土壤性质，去除土壤中的污染物，恢复土壤的生态功能。 6. 新能源开发利用：在新能源的开发利用中，化学反应条件的控制是关键技术之一。例如，在太阳能电池中，化学反应控制技术可以用于制备关键组件，如TiO2纳米粒子，并优化光生电化学反应，提高太阳能电池的效率。在燃料电池中，通过控制燃料和氧气的反应过程，可以提高电池的能量转换效率。在锂离子电池中，化学反应控制技术可以优化电池中的物质传输和反应过程，延长电池的使用寿命。 7. 微反应器技术：微反应器技术是一种新兴的化学反应控制技术，具有高效、安全、可控等优点。微反应器通过精确控制反应条件，如温度、压强、流速等，可以实现对化学反应的精确控制。此外，微反应器还具有快速传输、高混合效率、易于放大等特点，可以显著提高化学反应的效率和产品质量。在制药、精细化工等领域，微反应器技术已经得到了广泛应用。 题型01化学反应条件的优化选择 【典例】化学反应速率和限度的研究对日常生活和工业生产有着重要意义。下列有关说法错误的是 A．向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺 B．将肉类食品进行低温冷藏，能使其永远不会腐败变质 C．工业合成氨时，要同时考虑反应速率和反应限度两个方面 D．我国西周时期已发明用“酒曲”酿酒，原理是利用催化剂改变反应速率 【变式1】在工业生产硫酸的过程中，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+Q，下列叙述中不正确的是 A．矿石粉碎的目的是使原料充分利用，并增大接触面使反应速率加快 B．接触室中采用常压的主要原因是常压下SO2的转化率已经很高 C．沸腾炉中出来的混合气需要洗涤，目的是防止催化剂中毒 D．接触室用450℃的高温，使催化剂活性最佳，更能促进平衡向正反应方向移动 【变式2】化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是 A．利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠 B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火 C．为加快的分解速率而加入 D．降温加快的分解速率 【变式3】下列有关说法正确的是 A．为降低高炉尾气中CO的含量，可采用增加高炉高度的方法 B．合成氨的生产中，压强越大，氨的产率越高，因此在选择条件时，压强越大越好 C．合成氨的生产中，温度越低，氨的产率越高，因此在选择条件时，温度越低越好 D．在给定的条件下，达到平衡时可逆反应完成程度最大 题型02 “控制变量法”探究化学反应速率的影响因素 【典例】工业上合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是 A．温度越高，反应速率越大，因此采取的温度越高越好 B．压强越大，反应速率越大，因此采取的压强越大越好 C．催化剂能提高反应速率，因此可选用适当的催化剂 D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨溶解以提高反应速率 【变式1】硫酸是当今世界上重要的化工产品之一，广泛应用于工业上的各个方面。目前工业上主要采用接触法制备硫酸，接触室中发生如下反应：2SO2＋O22SO3。下列关于该反应的说法中不正确的是 A．升高温度能加快反应速率 B．缩小接触室容积，增大接触室内炉气的压强能加快反应速率 C．添加合适的催化剂可加快反应速率 D．增大O2的浓度能使SO2完全转化 【变式2】利用催化技术可将汽车尾气中的CO和NO转化为CO2和N2，化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2。反应物初始浓度相同时，实验温度为280 ℃和360 ℃，进行以下实验： 实验编号 实验目的 T/℃ 同种催化剂的比表面积/(m2·g-1) 达平衡时所用的时间/s Ⅰ 对照实验 280 80 t1 Ⅱ a 280 120 t2 Ⅲ 研究温度对尾气转化速率的影响 b c t3 补全表格a　　　　，b　　　　，c　　　　。  【变式3】某探究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究外界条件对化学反应速率的影响，实验操作如下。下列有关说法不正确的是 实验序号 实验温度/℃ 0.06 mol·L-1KMnO4溶液(含硫酸) 0.3 mol·L-1H2C2O4溶液 H2O 溶液颜色褪至无色时所需时间/s V/mL V/mL V/mL 甲 25 2 3 5 12 乙 T1 2 5 V1 t1 丙 35 2 V2 3 t2 A.V1=3，T1=25，t1<12 B.通过实验乙、丙探究温度对化学反应速率的影响 C.反应的离子方程式为2Mn+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O D.甲组用KMnO4的浓度变化表示的平均反应速率为5×10-3 mol·L-1·s-1 题型03 “控制变量法”在生产中的应用 【典例】某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如下表所示： 序号 锌粉（g） 2.0 mol·L－1 硫酸（mL） 温度/（℃） 硫酸铜（g） 加蒸馏水（mL） Ⅰ 2.0 50.0 25 0 0 Ⅱ 2.0 40.0 25 0 10.0 Ⅲ 2.0 50.0 25 0.2 0 Ⅳ 2.0 50.0 25 4.0 0 （1）本实验待测数据可以是_______，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究　　　对锌与稀硫酸反应速率的影响。 （2）实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是_____________。 写出有关反应的离子方程式____________。 【变式1】某兴趣小组用0.5 mol·L－1 KI、0.2 mol·L－1 K2S2O8、0.1 mol·L－1 Na2S2O3、0.2%淀粉溶液等试剂，探究反应条件对反应速率的影响。 已知：S2O＋2I－===2SO＋I2，I2＋2S2O===2I－＋S4O （1）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表： 实验 体积V/mL K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液 ① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 ② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0 ③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0 表中Vx＝　　　　mL，理由是_______。 （2）已知某条件下，浓度c（S2O）～反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c（S2O）～t的变化曲线示意图（进行相应的标注）。 【变式2】某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度的足量的稀盐酸反应得到实验数据如表所示: 实验编号 锌的形态 反应温度/℃ 收集100 mL氢气所需时间/s Ⅰ 薄片 15 200 Ⅱ 薄片 25 90 Ⅲ 粉末 25 10 （1）该实验的目的是探究　　　、　　　　　　　  对锌和稀盐酸反应速率的影响。 （2）实验Ⅰ和Ⅱ表明　　　　　　,  化学反应速率越快。 （3）能表明固体的表面积对反应速率有影响的实验编号是　　　　　和　　　。  （4）请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响:　　　　　。 【巩固训练】 1．硫酸是一种重要的化工产品，目前的重要生产方法是“接触法”，反应原理为：2SO2+O22SO3，已知该反应为放热反应。则下列说法正确的是 A．只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3 B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零 C．由反应可知，2mol SO2的能量大于2mol SO3的能量 D．工业在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题 2．干燥剂的干燥性能可用干燥效率（1m3 空气中实际余留水蒸气的质量）来衡量，某些干燥剂的干燥效率数据如表所示，根据表中数据做出的推测不合理的是 物质 CaCl2 CaBr2 CaO CaSO4 MgO Al2O3 ZnCl2 ZnBr2 CuSO4 干燥效率 0.14 0.14 0.2 0.04 0.008 0.003 0.8 1.1 1.4 A．干燥剂中非金属元素对干燥效率无影响 B．MgO 的干燥性能比 CaO 好 C．MgSO4 的干燥效率可能小于 0.04 D．干燥剂中金属元素对于干燥效率影响可能比较大 3．下表是反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在不同条件下达到平衡状态时，体系中NH3的物质的量分数。从理论上分析合成氨反应合适的条件是 压强/MPa 温度/℃ 400 450 500 600 20 0.387 0.274 0.189 0.088 30 0.478 0.358 0.260 0.129 A．高温高压　　　 B．高温低压 C．低温高压 D．低温低压 4．在一定条件下，对于密闭容器中进行的反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，下列说法中，能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是 A．反应混合物中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2∶1∶2 B．消耗SO2的速率与生成SO3的速率相等 C．反应混合物中SO2、O2、SO3的百分组成不再改变 D．生成O2的速率与生成SO3的速率相等 5．在2 L密闭容器中发生氨分解反应：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，测得不同起始条件下NH3的物质的量随时间的变化如下表所示。下列说法错误的是 编 号 T/℃ 时间/min n(NH3)/mol 表面积/cm2 0 20 40 60 80 100 Ⅰ 280 a 4.80 4.00 3.20 2.40 1.60 1.60 Ⅱ 280 a 2.40 1.60 0.80 Ⅲ 280 2a m 3.20 1.60 x Ⅳ 350 a 4.80 A．实验 Ⅰ、Ⅱ 探究反应物浓度对反应速率的影响 B．探究固体催化剂表面积对反应速率的影响时m＝4.80 C．实验 Ⅱ、Ⅳ探究温度对反应速率的影响 D．实验 Ⅲ，第60 min时已处于平衡状态，x＝1.60 6．O3在水中易分解。一定条件下，起始浓度均为0.021 6 mol·L－1的O3溶液，在不同的pH、温度下，发生分解反应，测得O3浓度减少一半所需的时间(t)如表所示，下列判断不正确的是 pH t/min T/℃ 3.0 4.0 5.0 6.0 20 301 231 169 58 30 158 108 48 15 50 31 26 15 7 A．实验表明，升高温度能加快O3的分解速率 B．pH增大能加速O3分解，表明OH－可能对O3的分解起催化作用 C．据表中的规律可推知，O3在下列条件下的分解速率v(40 ℃、pH＝3.0)>v(30 ℃、pH＝7.0) D．在30 ℃、pH＝4.0时，O3的分解速率为1.00×10－4 mol·L－1·min－1 7．为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素，分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验，c(R)随时间变化如图。下列说法不正确的是 A．25 ℃时，在10～30 min内，R的分解平均速率为0.030 mol·L－1·min－1 B．对比30 ℃和10 ℃曲线，在50 min时，R的分解百分率相等 C．对比30 ℃和25 ℃曲线，在0～50 min内，能说明R的分解平均速率随温度升高而增大 D．对比30 ℃和10 ℃曲线，在同一时刻，能说明R的分解速率随温度升高而增大 8．某小组设计如图所示实验，探究影响H2O2分解速率的因素。下列分析错误的是 A．该实验探究的是温度对反应速率的影响 B．该实验要控制MnO2的质量、颗粒大小相同 C．实验中，H2O2的浓度不宜过大 D．温度相同时，若用FeCl3代替MnO2，反应速率相同 9．控制变量法是化学实验的一种常用方法。下表是某学习小组研究等物质的量浓度的硫酸和锌反应的实验数据，下列有关叙述正确的是 序号 硫酸的 体积/mL 锌的 质量/g 锌的 状态 温度/℃ 完全溶于酸 的时间/s 生成硫酸锌 的质量/g 1 50.0 2.0 颗粒 25 70 m1 2 50.0 2.0 颗粒 35 35 m2 3 50.0 2.0 粉末 25 t1 5.0 4 50.0 6.0 粉末 25 t2 14.9 5 50.0 8.0 粉末 25 t3 19.3 6 50.0 10.0 粉末 25 t4 m3 A．t1>70 B．m3＝19.3 C．实验1、实验2与实验3探究的是温度对化学反应速率的影响 D．无法计算出硫酸的物质的量浓度 10．某小组为了探究影响NaHSO3溶液与KMnO4溶液在酸性条件下反应速率的因素，设计实验方案如表所示。 实 验 V(NaHSO3)/mL (c＝0.2 mol·L－1) V(KMnO4)/mL (c＝0.1 mol·L－1) V(H2SO4)/mL (c＝0.6 mol·L－1) V(MnSO4)/mL (c＝0.1 mol·L－1) V(H2O)/ mL 褪色 时间 t/min 1 5.0 1.5 1.5 0.0 2.0 8 2 5.0 1.5 2.0 0.0 a 6 3 6.0 1.5 2.5 0.0 0.0 4 4 4.0 1.5 1.5 0.5 b 3 下列说法正确的是 A．若a＝1.0时，实验1和2的结果说明溶液酸性越强，反应速率越快 B．实验3中NaHSO3的反应速率为0.003 75 mol·L－1·min－1 C．该反应的离子方程式为5SO＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋3H2O＋5SO D．若b＝2.5时，实验3和4的结果说明催化剂更有利于改变化学反应速率 11．H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快 B．图乙表明，其他条件相同时，溶液碱性越弱，H2O2分解速率越快 C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快 D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大 12．废水中氨氮(NH3、)采用微生物脱氮法、化学沉淀法均可除去，具体原理如下： ①微生物脱氮法： ②化学沉淀法：向废水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液，生成沉淀从而去除氨氮。 下列有关说法正确的是 A．该废水大量直接排放，对水体的影响不大 B．微生物脱氮时可在高温下进行，以加快脱氮的速率 C．步骤a发生反应： D．化学沉淀法脱氮时，氨氮的去除率随着溶液碱性的增强而上升 13．工业上制取硫酸铜采用途径Ⅱ而不采用途径I，这样做的优点是 ①节省能源 ②不产生污染大气的SO2 ③提高了H2SO4的利用率 ④提高了Cu的利用率 A．仅①② B．仅②③④ C．仅①②③ D．全部 14．含碘化合物在有关反应原理的实验中有着广泛应用。为研究温度对反应速率的影响，某小组利用还原性物质R与KIO3溶液在不同温度下反应，当R消耗完时，体系中即有单质碘析出，通过测量析出单质碘所需要的时间可以研究温度对该反应反应速率的影响。具体实验与相关结论如下：将0.020 mol·L-1的R溶液(含少量淀粉)10.0 mL与0.020mol·L-1的KIO3酸性溶液40.00 mL(过量)混合，每隔5℃进行实验，记录10~60℃间溶液变蓝时间，实验所得数据如表所示。 温度/℃ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 溶液变蓝时间/s 80 74 69 63 61 58 56 63 68 未变色 未变色 下列判断不正确的是 A．40℃之后通过测量溶液变蓝的时间无法正确判断温度对反应速率的影响 B．温度为25℃、45 ℃时，R的反应速率相等 C．10℃时R的反应速率为5.0×10-5mol·L-1·s-1 D．如果要得到温度变化对该反应反应速率影响的完整结论，需要在40℃之后更换指示剂 15．空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成，我国科学家用下列实验研究其成因:反应室底部盛有不同吸收液。将SO2和NO按一定比例混合，以N2或空气为载气通入反应室，相同时间后，检测吸收液中SO42-的含量.数据如下表所示，下列说法正确的是 反应室 载气 吸收液 SO42-含量 数据分析 ① n2 蒸馏水 a i.b≈d>a≈c ii.若起始不通入NO2，则最终测不到SO42- ② 3%氨水 b ③ 空气 蒸馏水 c ④ 3%氨水 d A．实验表明；酸性环境下，更有利于硫酸盐的形成 B．反应室①中可能发生反应：SO2+2NO2+2H2O = H2SO4+2HNO2 C．本研究表明：硫酸盐的形成主要与空气中的O2有关 D．燃煤产生的气体盲目排放只会引起酸雨而不会加剧雾霾形成 16．酸性溶液中，Fe2+会被空气缓慢氧化为Fe3+。不同条件下，一定浓度的Fe2+的氧化率随时间变化关系如下图所示。下列有关说法正确的是   A．该氧化过程的离子方程式为：Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O B．pH=1.5时Fe2+的氧化率一定比pH=2.5时大 C．Fe2+的氧化率仅与溶液的pH和温度有关 D．其他条件相同时，80℃时Fe2+的氧化率比50℃时大 17．在一个固定容积的密闭容器中通入与的混合气体，保持温度不变，发生如下反应：，反应达平衡时，混合气体的体积为448L(标况下)，其中NH3的含量(体积分数)为25%，下列说法错误的是 A．若反应到某时刻时，，则 B．平衡时NH3的物质的量5mol C．混合气体平均摩尔质量不变时，反应达平衡状态 D．平衡时，混合气体的密度约为 18．一定条件下发生反应2SO2(g)+O2(g) =2SO3(g)，若SO2、O2、SO3的起始浓度分别为a mol/L、bmol/L、 cmol/L(均不为零)，达到平衡状态时，SO2、O2、SO3浓度分别为0.18 mol/L、0.09 mol/L和0.2 mol/L，则下列判断错误的是 A．a+c=0.38 B．b的取值范围为：0<b<0.19 C．平衡时，O2和SO3的生成速率之比为1：2 D．起始时，消耗SO2的速率一定大于生成SO2的速率 19．某实验小组探究双氧水与KI的反应，实验方案如下表。 序号 ① ② ③ 实验 装置 及操作 实验 现象 溶液无明显变化 溶液立即变为黄色，产生大量无色气体；溶液温度升高；最终溶液仍为黄色 溶液立即变为棕黄色，产生少量无色气体；溶液颜色逐渐加深，温度无明显变化；最终有紫黑色沉淀析出；溶液无明显变化 下列说法不正确的是 A．KI对H2O2分解有催化作用 B．对比②和③，酸性条件下H2O2氧化KI的速率更大 C．对比②和③，②中的现象可能是因为H2O2分解的速率大于H2O2氧化KI的速率 D．实验②③中的温度差异说明，H2O2氧化KI的反应放热 20．减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容。合理应用和处理氮及其化合物，在生产生活中有重要意义。雾霾严重影响人们的生活，雾霾的形成与汽车排放的等有毒气体有关。 （1）通过活性炭对汽车尾气进行处理，相关原理为。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是 (填序号)。 A． B．混合气体中的体积分数保持不变 C．断裂1个键的同时生成1个键 D．恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变 E．恒温、恒压条件下，混合气体的平均摩尔质量保持不变 （2）在催化转化器中，汽车尾气中的和可发生反应，若在容积为的恒温密闭容器中进行该反应，起始时充入，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。 ①实验b从开始至达到平衡时的反应速率 。 ②实验a中的平衡转化率为 。 ③与实验b相比，实验c改变的条件是 。 【强化训练】 21．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/℃ pH ① 25 1 ② 45 1 ③ 25 7 ④ 25 1 A.实验①在15 min内M的降解速率约为1.33×10－5mol·L－1·min－1 B．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的起始浓度越小，降解的速率越快 22．已知：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响，进行了如下实验(忽略溶液体积变化)： 编号 0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液体积/mL 0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液体积/mL 水的体积/mL 反应温度/℃ 反应时间/min Ⅰ 2 2 0 20 2.1 Ⅱ V1 2 1 20 5.5 Ⅲ V2 2 0 50 0.5 下列说法不正确的是 A．V1＝1，V2＝2 B．设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响 C．实验计时是从溶液混合开始，溶液呈紫红色时结束 D．实验Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)＝0.01 mol·L－1·min－1 23．某小组探究实验条件对反应速率的影响，设计如下实验，并记录结果如下： 编号 温度 H2SO4溶液 KI溶液 1%淀粉溶液体积 出现蓝色时间 ① 20℃ 0.10 mol·L－1 10 mL 0.40 mol·L－1 5 mL 1 mL 40 s ② 20℃ 0.10 mol·L－1 10 mL 0.80 mol·L－1 5 mL 1 mL 21 s ③ 50℃ 0.10 mol·L－1 10 mL 0.40 mol·L－1 5 mL 1 mL 5 s ④ 80℃ 0.10 mol·L－1 10 mL 0.40 mol·L－1 5 mL 1 mL 未见蓝色 下列说法正确的是 A．由实验①②可知，反应速率v与c(I－)成正比 B．实验①②③④中，应将H2SO4溶液与淀粉溶液先混合 C．在I－被O2氧化过程中，H＋只是降低活化能 D．由实验③④可知，温度越高，反应速率越慢 24．为了研究一定浓度Fe2＋的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如图所示，判断下列说法正确的是 A．pH越小，氧化率越小 B．温度越高，氧化率越小 C．Fe2＋的氧化率仅与溶液的pH和温度有关 D．实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2＋的氧化率 25．某温度时，在一个2 L的密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。 根据图中数据，回答下列问题： （1）该反应的化学方程式为__________________________。 （2）从开始至2 min，B的平均反应速率为________；平衡时，C的物质的量为________。 （3）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是________(填字母，下同)。 A．A、B、C的物质的量之比为3∶1∶3 B．相同时间内消耗3 mol A，同时生成3 mol C C．相同时间内消耗3n mol A，同时消耗n mol B D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化 E．B的体积分数不再发生变化 （4）在某一时刻采取下列措施能使该反应速率减小的是________。 A．加催化剂 B．降低温度 C．容积不变，充入A D．容积不变，从容器中分离出A 26．碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 mol·L－1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L－1 K2S2O8、0.10 mol·L－1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。 已知： S2O＋2I－===2SO＋I2(慢) I2＋2S2O===2I－＋S4O(快) （1）向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的________耗尽后，溶液颜色由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色，S2O与S2O初始的物质的量需满足的关系为________。 （2）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表： 实验序号 体积V/mL K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液 ① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 ② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0 ③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0 表中Vx＝________，理由是________________________。 （3）已知某条件下，浓度c(S2O)－反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时，c(S2O)－t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。 27．为倡导“低碳经济”，有效地开发利用，工业上可以用来生产甲醇燃料。在体积为的密闭容器中，充入和，一定条件下发生反应：。 经测得和的物质的量随时间变化如图所示。 （1），的平均反应速率 。 （2）达到平衡时，的浓度为 。 （3）改变下列条件后，反应速率会增大的是______。（填字母） A．升高温度 B．分离出 C．充入更多 D．恒容下充入 （4）平衡时，的体积分数为 % （5）工业上为了提高的转化率，通常会通入过量的，在一体积固定的恒温密闭容器中投入等物质的量的和进行上述反应。能说明上述反应达到平衡状态的是______。（填字母） A．与的物质的量之比为 B．混合气体的压强不随时间的变化而变化 C．混合气体中的体积分数不随时间的变化而变化 D．生成的同时，形成键 28．某实验小组通过铁与盐酸反应的实验,研究影响反应速率的因素(铁的质量相等,铁块的形状一样,盐酸均过量),设计实验如下表: 实验编号 盐酸浓度/ (mol·L-1) 铁的形态 温度/K 1 4.00 块状 293 2 4.00 粉末 293 3 2.00 块状 293 4 4.00 粉末 313 （1）若四组实验均反应进行1分钟(铁有剩余),则以上实验需要测出的数据是　　。  （2）实验　　　　和　　(填实验编号)是研究盐酸的浓度对该反应速率的影响;实验1和2是研究　　　　对该反应速率的影响。  （3）分析其中一组实验,发现产生氢气的速率随时间变化如图所示。 ①其中t1~t2速率变化的主要原因是　　　　　　。  ②t2~t3速率变化的主要原因是　　　。  29．某同学在实验室研究锌与酸的反应，实验数据如下： 实验序号 锌质量 锌状态 c(H2SO4) V(H2SO4) 金属消失时间 1 0.10 g 颗粒 0.5 mol·L－1 50 mL 500 s 2 0.10 g 粉末 0.5 mol·L－1 50 mL 50 s 3 a g 颗粒 1.0 mol·L－1 50 mL 125 s 分析上述数据，回答下列问题 （1）实验1和2表明，________对反应速率有影响。 （2）实验1和3研究的是反应物浓度对反应速率的影响，则a＝________。 （3）该同学研究发现：相同的锌粒分别与H2SO4、盐酸反应(操作如右图)，现象差异明显(稀盐酸中锌表面产生气泡的速率要比稀硫酸快)。 该同学对产生这一现象的原因，提出两种假设： a．氯离子对反应起促进作用，加快了反应的进行； b．___________，减缓了反应的进行。 为进一步证实自己的猜想，该同学在室温下，分别取5 mL 0.2 mol·L－1盐酸，一份加入一定量的固体______(填“所加试剂化学式”)，另一份作对比实验，再分别同时加入完全相同的锌粒，比较反应速率的大小。 （4）锌粒和稀硫酸反应制取氢气时，往往加入少量CuSO4粉末，可加快产生H2的速率，其原因是______________(结合化学方程式作出合理解释)。 30．某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O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 ℃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)。 实验编号 初始pH 废水样品体积/mL 草酸溶液体积/mL 蒸馏水体积/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 _______ _______ 测得实验①和②溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。 （2）上述反应后草酸被氧化的离子方程式为____________。 （3）实验①和②的结果表明_________；实验①中O～t1时间段反应速率v(Cr3＋)＝________ 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：______________________________； 假设三：______________________________； …… （5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。 [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Cr2O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 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 运用变量控制法的实验探究 1.了解化学反应条件的控制。 2.学会运用变量控制的方法研究影响化学反应的因素。 3.了解变量控制的思想方法及其在探究影响化学反应中的应用。　 4.掌握控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。 一、化学反应条件的控制 1．控制反应条件的目的 由于化学反应的速率受反应物自身的性质、温度、浓度、气体压强、催化剂、固体表面积等条件的影响，所以人们通常从上述方面考虑，选取适当的条件既可以控制化学反应速率，又可以提高化学反应的限度。 （1）促进有利反应 （2）抑制有害反应 2．控制反应条件的基本措施 （1）控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。 （2）提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。 3．控制反应条件的应用——燃料充分燃烧条件的选择 （1）燃料燃烧的条件：燃料与空气接触；温度达到燃料的着火点。 （2）燃料充分燃烧的条件：要有足够的空气或氧气（助燃剂）；燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积。 （3）燃料充分燃烧的意义：使有限的能量发挥最大的作用，节约能源；降低污染的程度。 4．提高煤燃料燃烧效率的措施 （1）煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉：增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃烧更充分，反应速率更快。 （2）通入适当过量的空气：增大O2浓度煤粉充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量；同时避免不充分燃烧，生成CO，造成环境污染。 （3）尽可能充分利用燃料燃烧所释放的热能，提高热能的利用率：炉膛材料尽量选择保温性能好的，烟道废气中的热量用来加热水、发电等，以提高热量利用率。。 5．提高燃料燃烧效率的实质和意义 （1）实质：从多方面控制燃烧反应的条件(包括环境)。 （2）意义：节约能源、节省资源、减少污染等。 二、条件控制在工业合成氨中的应用 1．化学理论：低温、高压时有利于提高氨的产率。 2．工业实际： ①温度——温度低，氨的产率高，反应速率小，达到化学平衡所需时间长，生产成本高，工业上通常选择在400～500_℃下进行。 ②压强——压强越大，氨的产率越高，对动力和生产设备的要求也越高，采用的压强通常为10_MPa～30_MPa。 3．化工生产中反应条件的调控 考虑因素：化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。 三、变量控制探究影响化学反应速率的因素 变量控制探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”，即要保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系列实验，找出变量对化学反应速率的影响。其探究流程为： 四、变量控制探究影响化学反应因素的解题策略 在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，故为搞清楚某个因素的影响需控制其他因素相同或不变，再进行实验。因此，常用控制变量思想解决该类问题。 1．考查形式 （1）以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。 （2）给出影响化学反应速率的几种因素，让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。 2．解题策略 （1）确定变量 解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。 （2）定多变一 在探究时，应该先确定其他的因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 （3）数据有效 解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。 （4）探究化学反应速率的影响因素,关键是控制好变量。例如,探究不同温度对化学反应速率的影响时,应控制浓度和其他影响因素相同;比较不同浓度对化学反应速率的影响时,则应控制温度和其他影响因素相同。步骤如下: 五、变量化学反应条件的控制的应用 1. 工农业生产应用：在工农业生产中，化学反应条件的控制对于提高产量、优化产品质量至关重要。例如，在农业生产中，化学反应被广泛用于肥料制备。通过控制反应条件，如温度、压力和反应物的浓度，可以合成高效的磷肥和氮肥，提高农作物的养分吸收效率和产量。此外，化学反应还被用于土壤改良，通过中和土壤酸碱度、增加土壤保水能力和通气性，为农作物提供更好的生长环境。 2. 提高反应效率：控制化学反应条件是提高反应效率的关键。通过加热、增大反应物浓度、改变压强、使用催化剂或增大固体物质的接触面积等措施，可以显著加快反应速率，提高原料的利用率。例如，在化工生产中，合成氨的反应通过精确控制温度和压强，可以在保证高产率的同时，降低生产成本。 3. 调控燃烧反应：燃烧反应的效率直接关系到能源的利用率。通过控制燃烧反应的条件，如燃料的粒度、空气或氧气的供应量以及燃烧室的温度，可以显著提高燃料的燃烧效率。例如，将煤块粉碎成煤粉，增大与空气的接触面积，并通入适当过量的空气，可以使煤粉充分燃烧，放出更多的热量。 4. 化工工艺优化：在化工工艺中，化学反应条件的控制对于优化产品质量、降低成本具有重要意义。通过精确调控反应条件，如温度、压强、反应物浓度和催化剂的使用，可以实现反应的选择性优化，提高目标产物的产率和纯度。此外，化工生产中还需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性，以实现经济效益的最大化。 5. 环境保护治理：化学反应在环境保护和治理中发挥着重要作用。通过化学反应，可以将废气中的有害物质转化为无害物质，如脱硫、脱氮等反应。在废水处理中，化学反应可以用于去除水中的有机物、重金属等污染物，实现水资源的净化。此外，化学反应还可以用于土壤修复，通过改变土壤性质，去除土壤中的污染物，恢复土壤的生态功能。 6. 新能源开发利用：在新能源的开发利用中，化学反应条件的控制是关键技术之一。例如，在太阳能电池中，化学反应控制技术可以用于制备关键组件，如TiO2纳米粒子，并优化光生电化学反应，提高太阳能电池的效率。在燃料电池中，通过控制燃料和氧气的反应过程，可以提高电池的能量转换效率。在锂离子电池中，化学反应控制技术可以优化电池中的物质传输和反应过程，延长电池的使用寿命。 7. 微反应器技术：微反应器技术是一种新兴的化学反应控制技术，具有高效、安全、可控等优点。微反应器通过精确控制反应条件，如温度、压强、流速等，可以实现对化学反应的精确控制。此外，微反应器还具有快速传输、高混合效率、易于放大等特点，可以显著提高化学反应的效率和产品质量。在制药、精细化工等领域，微反应器技术已经得到了广泛应用。 题型01化学反应条件的优化选择 【典例】化学反应速率和限度的研究对日常生活和工业生产有着重要意义。下列有关说法错误的是 A．向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺 B．将肉类食品进行低温冷藏，能使其永远不会腐败变质 C．工业合成氨时，要同时考虑反应速率和反应限度两个方面 D．我国西周时期已发明用“酒曲”酿酒，原理是利用催化剂改变反应速率 【答案】B 【解析】A．相同条件下，增大反应物的浓度或增大固体的表面积均可加快反应速率，所以向炉膛内鼓风，煤粉比煤块燃烧更充分，A项正确；B．低温冷藏只能减慢肉类食品的变质速率，B项错误；C．工业合成氨是一个可逆的放热反应，为提高产率，需要同时考虑反应速率和反应限度两个方面，C项正确；D．酒曲是一种酶，酿酒过程中作催化剂，加快反应速率，D项正确；故选B。 【变式1】在工业生产硫酸的过程中，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+Q，下列叙述中不正确的是 A．矿石粉碎的目的是使原料充分利用，并增大接触面使反应速率加快 B．接触室中采用常压的主要原因是常压下SO2的转化率已经很高 C．沸腾炉中出来的混合气需要洗涤，目的是防止催化剂中毒 D．接触室用450℃的高温，使催化剂活性最佳，更能促进平衡向正反应方向移动 【答案】D 【解析】A．矿石粉碎增大了反应物的接触面积，反应速率加快，A正确; B．在二氧化硫的催化氧化中，常压下二氧化硫的转化率很高，增大压强会增大反应速率，缩短达到平衡所需时间，反应物转化率也会增大，但同时会增加成本，总体上不经济，B正确；C．沸腾炉中出来的混合气中含有很多杂质，能够引起催化剂中毒，洗涤的目的是防止催化剂中毒，C正确；D．二氧化硫的催化氧化是放热反应，接触室采用450℃的温度是由于催化剂在该温度下催化活性最好，但不能使平衡正向移动以提高平衡混和气中SO3的含量，D错误；故合理选项是D。 【变式2】化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是 A．利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠 B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火 C．为加快的分解速率而加入 D．降温加快的分解速率 【答案】D 【解析】A．钠和氧气在点燃或加热条件下反应生成过氧化钠，可以利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠，故A正确；B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火，故B正确；C．可以作为催化剂催化的分解反应，故C正确；D．降温会减慢的分解速率，故D错误；故选D。 【变式3】下列有关说法正确的是 A．为降低高炉尾气中CO的含量，可采用增加高炉高度的方法 B．合成氨的生产中，压强越大，氨的产率越高，因此在选择条件时，压强越大越好 C．合成氨的生产中，温度越低，氨的产率越高，因此在选择条件时，温度越低越好 D．在给定的条件下，达到平衡时可逆反应完成程度最大 【答案】D 【解析】A．增加高炉高度对反应限度无影响，不能降低高炉尾气中CO的含量，故A错误；B．压强越大，对工业生产设备要求越高，需结合实际生产选择合适压强，故B错误；C．温度越低，反应速率越慢，需选择合适温度，故C错误；D．在给定条件下，达到平衡状态时可逆反应达到最大限度，转化率最高，完成程度最大，故D正确；答案选D。 题型02 “控制变量法”探究化学反应速率的影响因素 【典例】工业上合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是 A．温度越高，反应速率越大，因此采取的温度越高越好 B．压强越大，反应速率越大，因此采取的压强越大越好 C．催化剂能提高反应速率，因此可选用适当的催化剂 D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨溶解以提高反应速率 【答案】C　 【解析】A项，温度越高，反应速率越大，但温度过高氨的产率较低，因此实际生产中的温度不是越高越好，错误；B项，压强越大，反应速率越大，但压强过大会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越大越好，错误；C项，可选用适当的催化剂提高反应速率，正确；D项，加入水蒸气不会增大反应物的浓度，故不能提高反应速率，错误。 【变式1】硫酸是当今世界上重要的化工产品之一，广泛应用于工业上的各个方面。目前工业上主要采用接触法制备硫酸，接触室中发生如下反应：2SO2＋O22SO3。下列关于该反应的说法中不正确的是 A．升高温度能加快反应速率 B．缩小接触室容积，增大接触室内炉气的压强能加快反应速率 C．添加合适的催化剂可加快反应速率 D．增大O2的浓度能使SO2完全转化 【答案】D　 【解析】温度升高，反应速率加快，故A正确；缩小接触室容积，增大接触室内炉气的压强，相当于增大反应物浓度，会加快反应速率，故B正确；添加合适的催化剂，能加快反应速率，故C正确；该反应为可逆反应，反应有限度，反应物不能完全转化为生成物，故D错误。 【变式2】利用催化技术可将汽车尾气中的CO和NO转化为CO2和N2，化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2。反应物初始浓度相同时，实验温度为280 ℃和360 ℃，进行以下实验： 实验编号 实验目的 T/℃ 同种催化剂的比表面积/(m2·g-1) 达平衡时所用的时间/s Ⅰ 对照实验 280 80 t1 Ⅱ a 280 120 t2 Ⅲ 研究温度对尾气转化速率的影响 b c t3 补全表格a　　　　，b　　　　，c　　　　。  【答案】研究同种催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响　360　80 【解析】根据对比实验的单一变量原则，实验Ⅰ、Ⅱ的催化剂的比表面积不同，则a为研究同种催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响；Ⅲ的目的是研究温度对尾气转化速率的影响，则b和实验Ⅰ的温度不同，b为360，c为80。 【变式3】某探究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究外界条件对化学反应速率的影响，实验操作如下。下列有关说法不正确的是 实验序号 实验温度/℃ 0.06 mol·L-1KMnO4溶液(含硫酸) 0.3 mol·L-1H2C2O4溶液 H2O 溶液颜色褪至无色时所需时间/s V/mL V/mL V/mL 甲 25 2 3 5 12 乙 T1 2 5 V1 t1 丙 35 2 V2 3 t2 A.V1=3，T1=25，t1<12 B.通过实验乙、丙探究温度对化学反应速率的影响 C.反应的离子方程式为2Mn+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O D.甲组用KMnO4的浓度变化表示的平均反应速率为5×10-3 mol·L-1·s-1 【答案】D 【解析】甲组用KMnO4的浓度变化表示的平均反应速率为=0.001 mol·L-1·s-1，D错误。 题型03 “控制变量法”在生产中的应用 【典例】某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如下表所示： 序号 锌粉（g） 2.0 mol·L－1 硫酸（mL） 温度/（℃） 硫酸铜（g） 加蒸馏水（mL） Ⅰ 2.0 50.0 25 0 0 Ⅱ 2.0 40.0 25 0 10.0 Ⅲ 2.0 50.0 25 0.2 0 Ⅳ 2.0 50.0 25 4.0 0 （1）本实验待测数据可以是_______，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究　　　对锌与稀硫酸反应速率的影响。 （2）实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是_____________。 写出有关反应的离子方程式____________。 【答案】（1）反应结束所需要的时间（或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间）　硫酸浓度　（2）探究硫酸铜的量对反应速率的影响　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 【解析】实验Ⅰ和实验Ⅱ中，锌的质量和状态相同，硫酸的浓度不同，实验Ⅲ和实验Ⅳ中加入硫酸铜，Cu2＋的氧化性强于H＋，首先发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的铜附着在锌表面，在稀硫酸溶液中构成原电池，加快锌失电子。但是加入的硫酸铜过多，生成的铜会覆盖在锌表面，阻止锌与稀硫酸进一步反应，产生氢气的速率会减慢。（1）本实验待测数据可以是“反应结束所需要的时间”或“相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间”，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究硫酸的浓度对反应速率的影响。（2）实验Ⅲ和实验Ⅳ加入的硫酸铜的质量不同，可以探究加入硫酸铜的量与反应速率的关系。 【变式1】某兴趣小组用0.5 mol·L－1 KI、0.2 mol·L－1 K2S2O8、0.1 mol·L－1 Na2S2O3、0.2%淀粉溶液等试剂，探究反应条件对反应速率的影响。 已知：S2O＋2I－===2SO＋I2，I2＋2S2O===2I－＋S4O （1）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表： 实验 体积V/mL K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液 ① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 ② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0 ③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0 表中Vx＝　　　　mL，理由是_______。 （2）已知某条件下，浓度c（S2O）～反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c（S2O）～t的变化曲线示意图（进行相应的标注）。 【答案】（1）2.0　保证反应物K2S2O8的浓度改变，而其他物质浓度不变 （2）如图所示 【解析】（1）实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等（即为20.0 mL），从而可知Vx＝2.0。 （2）降低温度时，化学反应速率减慢，c（S2O）变化减慢。加入催化剂时，化学反应速率加快，c（S2O）变化加快，c（S2O）～t的变化曲线如图所示。 【变式2】某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度的足量的稀盐酸反应得到实验数据如表所示: 实验编号 锌的形态 反应温度/℃ 收集100 mL 氢气所需时间/s Ⅰ 薄片 15 200 Ⅱ 薄片 25 90 Ⅲ 粉末 25 10 （1）该实验的目的是探究　　　、　　　　　　　  对锌和稀盐酸反应速率的影响。 （2）实验Ⅰ和Ⅱ表明　　　　　　,  化学反应速率越快。 （3）能表明固体的表面积对反应速率有影响的实验编号是　　　　　和　　　。  （4）请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响:　　　　　。 【答案】（1）固体的表面积　温度　（2）温度越高　（3）Ⅱ　Ⅲ　（4）在相同的温度下,采用相同形态、相同质量的锌与两种体积相同但浓度不同的盐酸反应,测定收集相同体积氢气所需时间 【解析】（1）影响化学反应速率的因素有固体的表面积、温度、催化剂、浓度,对气体来说还有压强等。根据表格提供的信息可知,锌有薄片和粉末两种形态,反应温度有15 ℃和25 ℃两种温度,可知该实验的目的是探究固体的表面积和温度对反应速率的影响。（2）根据表格提供的信息可知,实验Ⅰ和实验Ⅱ中锌的形态相同,温度不同,温度高的收集相同体积的氢气所需时间短,说明化学反应速率快。（3）探究固体表面积对反应速率的影响时,温度应相同。（4）探究浓度对化学反应速率的影响时,必须保持其他条件相同,故设计的实验方案为在相同的温度下,采用相同形态、相同质量的锌与两种体积相同但浓度不同的盐酸反应,测定收集相同体积氢气所需时间。 【巩固训练】 1．硫酸是一种重要的化工产品，目前的重要生产方法是“接触法”，反应原理为：2SO2+O22SO3，已知该反应为放热反应。则下列说法正确的是 A．只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3 B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零 C．由反应可知，2mol SO2的能量大于2mol SO3的能量 D．工业在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题 【答案】D 【解析】A．因为为可逆反应，所以尽管选择适宜的条件，SO2和O2也不能全部转化为SO3，故A错误；B．达到平衡后，反应没有停止了，只是正、逆反应速率相等但并不为零，故B错误；C．因为为放热反应，由反应可知，2mol SO2和1mol O2的总能量大于2mol SO3的总能量，故C错误；D．工业在利用上述反应生产三氧化硫时，为了提高产率和效率，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题，故D正确；故答案：D。 2．干燥剂的干燥性能可用干燥效率（1m3 空气中实际余留水蒸气的质量）来衡量，某些干燥剂的干燥效率数据如表所示，根据表中数据做出的推测不合理的是 物质 CaCl2 CaBr2 CaO CaSO4 MgO Al2O3 ZnCl2 ZnBr2 CuSO4 干燥效率 0.14 0.14 0.2 0.04 0.008 0.003 0.8 1.1 1.4 A．干燥剂中非金属元素对干燥效率无影响 B．MgO 的干燥性能比 CaO 好 C．MgSO4 的干燥效率可能小于 0.04 D．干燥剂中金属元素对于干燥效率影响可能比较大 【答案】A 【解析】A．CaCl2、CaBr2、CaSO4等含有相同金属元素、阴离子不同的干燥剂的干燥效率数据分别是0.14、0.14、0.04，说明干燥剂中非金属元素不同，对干燥效率有一定的影响，选项A不合理；B．根据表格信息可知，MgO作干燥剂，1m3空气中实际余留水蒸气的质量为0.008，小于CaO，则MgO的干燥性能比CaO好，选项B合理；C．由表中数据，由MgO、CaO的干燥效率数据，数据分别是0.008、0.2，CaSO4的干燥效率是0.04，同理，MgSO4的干燥效率可能小于0.04，选项C合理；D．对比表中含有不同金属元素、同一类别的干燥剂的干燥效率数据，金属元素不同，干燥效率变化大，如MgO、CaO的干燥效率数据，数据分别是0.008、0.2，选项D合理；答案选A。 3．下表是反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在不同条件下达到平衡状态时，体系中NH3的物质的量分数。从理论上分析合成氨反应合适的条件是 压强/MPa 温度/℃ 400 450 500 600 20 0.387 0.274 0.189 0.088 30 0.478 0.358 0.260 0.129 A．高温高压　　　 B．高温低压 C．低温高压 D．低温低压 【答案】C　 【解析】由表中信息可知，相同温度条件下，增大压强，平衡体系中NH3的物质的量分数增大，而相同压强条件下，升高温度，平衡体系中NH3的物质的量分数减小，在30 MPa、400 ℃的条件下NH3的物质的量分数最高，故合成氨反应合适的条件为低温高压；故选C。 4．在一定条件下，对于密闭容器中进行的反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，下列说法中，能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是 A．反应混合物中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2∶1∶2 B．消耗SO2的速率与生成SO3的速率相等 C．反应混合物中SO2、O2、SO3的百分组成不再改变 D．生成O2的速率与生成SO3的速率相等 【答案】C　 【解析】A项，物质的量之比等于化学计量数之比不代表一定达到化学平衡状态，B项，同向速率相等不能说明达到平衡，C项，表明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D项，达到平衡状态时后者应该是前者的2倍，故不能说明达到平衡。 5．在2 L密闭容器中发生氨分解反应：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，测得不同起始条件下NH3的物质的量随时间的变化如下表所示。下列说法错误的是 编 号 T/℃ 时间/min n(NH3)/mol 表面积/cm2 0 20 40 60 80 100 Ⅰ 280 a 4.80 4.00 3.20 2.40 1.60 1.60 Ⅱ 280 a 2.40 1.60 0.80 Ⅲ 280 2a m 3.20 1.60 x Ⅳ 350 a 4.80 A．实验 Ⅰ、Ⅱ 探究反应物浓度对反应速率的影响 B．探究固体催化剂表面积对反应速率的影响时m＝4.80 C．实验 Ⅱ、Ⅳ探究温度对反应速率的影响 D．实验 Ⅲ，第60 min时已处于平衡状态，x＝1.60 【答案】C 【解析】对比实验 Ⅰ、Ⅱ 数据，不同的是氨气浓度，因此实验 Ⅰ、Ⅱ 探究反应物浓度对反应速率的影响，故A正确；实验 Ⅰ、Ⅲ探究固体催化剂表面积对反应速率的影响，起始时氨气浓度应相同，因此m＝4.80，故B正确；根据实验Ⅱ、Ⅳ数据发现，起始时氨气浓度也不相同，故C错误；催化剂对化学平衡移动无影响，实验 Ⅰ、Ⅲ达到平衡时，氨气物质的量浓度相等，当60 min时达到平衡，x＝1.60，故D正确。 6．O3在水中易分解。一定条件下，起始浓度均为0.021 6 mol·L－1的O3溶液，在不同的pH、温度下，发生分解反应，测得O3浓度减少一半所需的时间(t)如表所示，下列判断不正确的是 pH t/min T/℃ 3.0 4.0 5.0 6.0 20 301 231 169 58 30 158 108 48 15 50 31 26 15 7 A．实验表明，升高温度能加快O3的分解速率 B．pH增大能加速O3分解，表明OH－可能对O3的分解起催化作用 C．据表中的规律可推知，O3在下列条件下的分解速率v(40 ℃、pH＝3.0)>v(30 ℃、pH＝7.0) D．在30 ℃、pH＝4.0时，O3的分解速率为1.00×10－4 mol·L－1·min－1 【答案】C 【解析】根据表格中纵列分析，实验表明，升高温度能加快O3的分解速率，故A正确；根据表格中横行分析，pH增大能加速O3分解，表明OH－可能对O3的分解起催化作用，故B正确；据表中的规律可推知，O3在40 ℃、pH＝3.0时分解一半所需时间大于31 min，在30 ℃、pH＝7.0时分解一半所需时间小于15 min，因此分解速率v(40 ℃、pH＝3.0)<v(30 ℃、pH＝7.0)，故C错误；在30 ℃、pH＝4.0时，O3的分解速率为＝1.00×10－4 mol·L－1·min－1，故D正确。 7．为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素，分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验，c(R)随时间变化如图。下列说法不正确的是 A．25 ℃时，在10～30 min内，R的分解平均速率为0.030 mol·L－1·min－1 B．对比30 ℃和10 ℃曲线，在50 min时，R的分解百分率相等 C．对比30 ℃和25 ℃曲线，在0～50 min内，能说明R的分解平均速率随温度升高而增大 D．对比30 ℃和10 ℃曲线，在同一时刻，能说明R的分解速率随温度升高而增大 【答案】D 【解析】v(R)＝＝0.030 mol·L－1·min－1，A正确；在50 min，两个温度下R全部分解，分解率均为100%，B正确；在50 min、30 ℃时，R分解了1.6 mol·L－1，而在25 ℃时，R分解小于1.6 mol·L－1，所以在0～50 min内，R的平均分解速率随温度升高而增大，C正确；对比30 ℃和10 ℃的曲线，同一时刻有温度和浓度两个变量影响速率，因此不能说明R的分解速率随温度升高而增大，D错误。 8．某小组设计如图所示实验，探究影响H2O2分解速率的因素。下列分析错误的是 A．该实验探究的是温度对反应速率的影响 B．该实验要控制MnO2的质量、颗粒大小相同 C．实验中，H2O2的浓度不宜过大 D．温度相同时，若用FeCl3代替MnO2，反应速率相同 【答案】D 【解析】由图知，外界条件中只有温度不同，故该实验探究的是温度对反应速率的影响，A正确；研究外界因素对化学反应速率的影响，故该实验要控制催化剂MnO2的质量、颗粒大小相同，B正确；浓度越大反应速率越快，二者现象差别不明显，故实验中H2O2的浓度不宜过大，C正确；不同的催化剂，催化效果不同，故温度相同时，用FeCl3代替MnO2，反应速率不一定相同，D错误。 9．控制变量法是化学实验的一种常用方法。下表是某学习小组研究等物质的量浓度的硫酸和锌反应的实验数据，下列有关叙述正确的是 序号 硫酸的 体积/mL 锌的 质量/g 锌的 状态 温度/℃ 完全溶于酸 的时间/s 生成硫酸锌 的质量/g 1 50.0 2.0 颗粒 25 70 m1 2 50.0 2.0 颗粒 35 35 m2 3 50.0 2.0 粉末 25 t1 5.0 4 50.0 6.0 粉末 25 t2 14.9 5 50.0 8.0 粉末 25 t3 19.3 6 50.0 10.0 粉末 25 t4 m3 A．t1>70 B．m3＝19.3 C．实验1、实验2与实验3探究的是温度对化学反应速率的影响 D．无法计算出硫酸的物质的量浓度 【答案】B 【解析】实验1和实验3中的反应物接触面积不同，其他条件相同，粉末状比颗粒状的接触面积大，实验3反应速率更快，则t1<70，故A错误；硫酸的量一定，锌的质量增加，生成硫酸锌的质量增加，由Zn与生成ZnSO4的关系式知，2.0 g锌完全反应生成硫酸锌5.0 g，锌的质量与生成硫酸锌的质量成正比关系，若8.0 g锌完全反应， 生成硫酸锌的质量约等于19.8 g，实际生成19.3 g，说明8.0 g锌已过量，硫酸反应完全，硫酸锌的质量不会再增加，则m3＝19.3，故B正确；实验1和实验2探究的是温度对反应速率的影响，实验1和实验3探究的是反应物接触面积对反应速率的影响，故C错误；当锌的质量达到一定量时，硫酸完全反应，根据关系式H2SO4～ZnSO4可计算出硫酸的物质的量，故D错误。 10．某小组为了探究影响NaHSO3溶液与KMnO4溶液在酸性条件下反应速率的因素，设计实验方案如表所示。 实 验 V(NaHSO3)/mL (c＝0.2 mol·L－1) V(KMnO4)/mL (c＝0.1 mol·L－1) V(H2SO4)/mL (c＝0.6 mol·L－1) V(MnSO4)/mL (c＝0.1 mol·L－1) V(H2O)/ mL 褪色 时间 t/min 1 5.0 1.5 1.5 0.0 2.0 8 2 5.0 1.5 2.0 0.0 a 6 3 6.0 1.5 2.5 0.0 0.0 4 4 4.0 1.5 1.5 0.5 b 3 下列说法正确的是 A．若a＝1.0时，实验1和2的结果说明溶液酸性越强，反应速率越快 B．实验3中NaHSO3的反应速率为0.003 75 mol·L－1·min－1 C．该反应的离子方程式为5SO＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋3H2O＋5SO D．若b＝2.5时，实验3和4的结果说明催化剂更有利于改变化学反应速率 【答案】D 【解析】若a＝1.0时，实验1和2中除了硫酸的浓度不同，溶液总体积也不同，导致NaHSO3和KMnO4的浓度也不同，不能说明溶液酸性越强反应速率越快，故A错误；实验3中，KMnO4的起始浓度为 mol·L－1＝0.015 mol·L－1，则KMnO4的反应速率为＝0.003 75 mol·L－1·min－1，则NaHSO3的反应速率为0.003 75 mol·L－1·min－1×＝0.009 375 mol·L－1·min－1，故B错误；HSO不能拆，该反应的离子方程式为5HSO＋2MnO＋H＋===2Mn2＋＋5SO＋3H2O，故C错误；若b＝2.5时，实验3中反应物浓度较大，实验4中加入催化剂，实验4中溶液褪色时间更快，说明该相同条件下，催化剂更有利于改变化学反应速率，故D正确。 11．H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快 B．图乙表明，其他条件相同时，溶液碱性越弱，H2O2分解速率越快 C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快 D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大 【答案】D 【解析】由图甲可知，相同pH下，双氧水浓度越大，分解速率越快，A错误；由图乙可知，双氧水初始浓度相同，溶液的碱性越强，双氧水分解速率越快，B错误；由图丙可知，Mn2＋少量存在时，1.0 mol·L－1 NaOH溶液中H2O2的分解速率小于0.1 mol·L－1 NaOH溶液中H2O2分解速率，故碱性越强，H2O2分解速率不一定越快，C错误；由图丙和图丁可知，碱性溶液中Mn2＋浓度越大，双氧水分解越快，D正确。 12．废水中氨氮(NH3、)采用微生物脱氮法、化学沉淀法均可除去，具体原理如下： ①微生物脱氮法： ②化学沉淀法：向废水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液，生成沉淀从而去除氨氮。 下列有关说法正确的是 A．该废水大量直接排放，对水体的影响不大 B．微生物脱氮时可在高温下进行，以加快脱氮的速率 C．步骤a发生反应： D．化学沉淀法脱氮时，氨氮的去除率随着溶液碱性的增强而上升 【答案】C 【解析】A．该废水大量直接排放，可使水中藻类植物大量繁殖，造成水体污染，故A错误；B．高温下微生物发生变性，不利用脱氮，故B错误；C．步骤a中铵根离子被氧化，发生，故C正确；D．溶液的碱性过强，镁离子转化为氢氧化镁沉淀，则氨氮的去除率将下降，故D错误；答案选C。 13．工业上制取硫酸铜采用途径Ⅱ而不采用途径I，这样做的优点是 ①节省能源 ②不产生污染大气的SO2 ③提高了H2SO4的利用率 ④提高了Cu的利用率 A．仅①② B．仅②③④ C．仅①②③ D．全部 【答案】C 【解析】途径I将铜丝浸入稀硫酸中并不断地从容器下部吹入氧气，发生2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O；途径Ⅱ是2Cu+2H2SO4(浓)2CuSO4+SO2+2H2O；结合反应原理进行分析。 ①根据上述分析：途径I反应在常温下就能进行，而途径Ⅱ浓硫酸与铜在加热条件下反应，所以途径I节省能源，故①正确；②根据上述分析：途径I反应无污染，而途径Ⅱ浓硫酸与铜在加热条件下反应生成SO2，产生污染大气的SO2，故②正确；③根据上述分析：途径I反应物H2SO4中的硫酸根完全转化成生成物中的硫酸根，提高H2SO4的利用率，故③正确；④无论哪一种方法，生成等物质的量的硫酸铜，都需要相同质量的铜，故④错误；故C符合题意；故答案：C。 14．含碘化合物在有关反应原理的实验中有着广泛应用。为研究温度对反应速率的影响，某小组利用还原性物质R与KIO3溶液在不同温度下反应，当R消耗完时，体系中即有单质碘析出，通过测量析出单质碘所需要的时间可以研究温度对该反应反应速率的影响。具体实验与相关结论如下：将0.020 mol·L-1的R溶液(含少量淀粉)10.0 mL与0.020mol·L-1的KIO3酸性溶液40.00 mL(过量)混合，每隔5℃进行实验，记录10~60℃间溶液变蓝时间，实验所得数据如表所示。 温度/℃ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 溶液变蓝时间/s 80 74 69 63 61 58 56 63 68 未变色 未变色 下列判断不正确的是 A．40℃之后通过测量溶液变蓝的时间无法正确判断温度对反应速率的影响 B．温度为25℃、45 ℃时，R的反应速率相等 C．10℃时R的反应速率为5.0×10-5mol·L-1·s-1 D．如果要得到温度变化对该反应反应速率影响的完整结论，需要在40℃之后更换指示剂 【答案】B 【解析】A．40℃之后淀粉开始发生糊化，不适合做指示剂，所以通过测量溶液变蓝的时间无法正确判断温度对反应速率的影响，A正确；B．温度越高，反应速率越快，所以虽然25℃、45 ℃时溶液变蓝的时间相同，但R的反应速率不等，B不正确；C．10℃时R的反应速率为=5.0×10-5mol·L-1·s-1，C正确；D．因为40℃之后淀粉开始发生糊化，所以需要在40℃之后更换指示剂，D正确；故选B。 15．空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成，我国科学家用下列实验研究其成因:反应室底部盛有不同吸收液。将SO2和NO按一定比例混合，以N2或空气为载气通入反应室，相同时间后，检测吸收液中SO42-的含量.数据如下表所示，下列说法正确的是 反应室 载气 吸收液 SO42-含量 数据分析 ① n2 蒸馏水 a i.b≈d>a≈c ii.若起始不通入NO2，则最终测不到SO42- ② 3%氨水 b ③ 空气 蒸馏水 c ④ 3%氨水 d A．实验表明；酸性环境下，更有利于硫酸盐的形成 B．反应室①中可能发生反应：SO2+2NO2+2H2O = H2SO4+2HNO2 C．本研究表明：硫酸盐的形成主要与空气中的O2有关 D．燃煤产生的气体盲目排放只会引起酸雨而不会加剧雾霾形成 【答案】B 【解析】A.依据实验可知空气中如果含有氨气更有利于硫酸盐的形成，氨气是碱性气体，故A错误；B.依据题意可知二氧化硫、氮的氧化物、水发生反应生成亚硝酸和硫酸,所以反应室①中可能发生反应：SO2+2NO2+2H2O = H2SO4+2HNO2，故B正确；C.依据数据b≈d>a≈c可知，硫酸盐的形成与空气中氨有关，故C错误；D.燃煤产生的SO2和氮氧化物会引起酸雨，空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成，故D错误；答案选B。 16．酸性溶液中，Fe2+会被空气缓慢氧化为Fe3+。不同条件下，一定浓度的Fe2+的氧化率随时间变化关系如下图所示。下列有关说法正确的是   A．该氧化过程的离子方程式为：Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O B．pH=1.5时Fe2+的氧化率一定比pH=2.5时大 C．Fe2+的氧化率仅与溶液的pH和温度有关 D．其他条件相同时，80℃时Fe2+的氧化率比50℃时大 【答案】D 【解析】由图象知，当pH值与其它条件相同，温度越高,Fe2+的氧化率越大；当温度和其它条件相同,pH值越大，Fe2+的氧化率越小。A、方程式电荷不守恒，配平错误，正确的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，故A错误；B、Fe2+的氧化率受pH和温度的影响，所以pH=1.5时氧化率不一定比pH=2.5时大，故B错误；C、Fe2+的氧化率不仅与溶液的pH和温度有关，还与离子的浓度等其它因素有关，故C错误；D、其它条件相同时温度不同时，Fe2+的氧化率与温度呈正比，温度越高氧化率越大，故D正确。故选D。 17．在一个固定容积的密闭容器中通入与的混合气体，保持温度不变，发生如下反应：，反应达平衡时，混合气体的体积为448L(标况下)，其中NH3的含量(体积分数)为25%，下列说法错误的是 A．若反应到某时刻时，，则 B．平衡时NH3的物质的量5mol C．混合气体平均摩尔质量不变时，反应达平衡状态 D．平衡时，混合气体的密度约为 【答案】D 【解析】反应达平衡时，混合气体的体积为448L(标况下)，物质的量为=20mol，其中NH3的含量(体积分数)为25%，则n(NH3)=20mol×25%=5mol。 A．若反应到某时刻时， n(NH3)=2mol，则参加反应N2的物质的量为1mol，剩余n(N2)=9mol，所以a=1mol+9mol=10mol，A正确；B．由分析可知，平衡时NH3的物质的量5mol，B正确；C．反应前后混合气的质量不变，但平衡前混合气的总物质的量不断改变，平均相对分子质量不断改变，当混合气体平均摩尔质量不变时，反应达平衡状态，C正确；D．平衡时，混合气体的体积为448L，总物质的量为20mol，但质量无法计算，所以密度无法计算，D错误；故选D。 18．一定条件下发生反应2SO2(g)+O2(g) =2SO3(g)，若SO2、O2、SO3的起始浓度分别为a mol/L、bmol/L、 cmol/L(均不为零)，达到平衡状态时，SO2、O2、SO3浓度分别为0.18 mol/L、0.09 mol/L和0.2 mol/L，则下列判断错误的是 A．a+c=0.38 B．b的取值范围为：0<b<0.19 C．平衡时，O2和SO3的生成速率之比为1：2 D．起始时，消耗SO2的速率一定大于生成SO2的速率 【答案】D 【解析】A．根据质量守恒定律，反应前后S元素守恒，所以a+c=0.18+0.2=0.38，A正确；B．以极值法进行计算，设开始反应时三氧化硫浓度为0，则需要氧气的浓度是0.1mol/L，所以氧气的起始浓度为0.1mol/L+0.09mol/L=0.19mol/L，该反应是可逆反应，不能转化彻底，所以氧气的起始浓度0<b<0.19，B正确；C．化学反应速率之比等于方程式中系数比，平衡时不同物质的反应速率与系数成比例，O2和SO3的生成速率之比为1：2，C正确；D．起始时，无法判断平衡是正向建立平衡还是逆向建立平衡，所以消耗SO2的速率不一定大于生成SO2的速率，D错误；故选D。 19．某实验小组探究双氧水与KI的反应，实验方案如下表。 序号 ① ② ③ 实验 装置 及操作 实验 现象 溶液无明显变化 溶液立即变为黄色，产生大量无色气体；溶液温度升高；最终溶液仍为黄色 溶液立即变为棕黄色，产生少量无色气体；溶液颜色逐渐加深，温度无明显变化；最终有紫黑色沉淀析出；溶液无明显变化 下列说法不正确的是 A．KI对H2O2分解有催化作用 B．对比②和③，酸性条件下H2O2氧化KI的速率更大 C．对比②和③，②中的现象可能是因为H2O2分解的速率大于H2O2氧化KI的速率 D．实验②③中的温度差异说明，H2O2氧化KI的反应放热 【答案】D 【解析】比较实验①③的现象可知，KI对H2O2分解有催化作用，A正确；实验②中主要发生H2O2分解，温度明显升高，而实验③中主要发生H2O2氧化KI的反应，温度无明显变化，说明H2O2催化分解是一个放热反应，不能说明H2O2氧化KI的反应放热，D错误。 20．减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容。合理应用和处理氮及其化合物，在生产生活中有重要意义。雾霾严重影响人们的生活，雾霾的形成与汽车排放的等有毒气体有关。 （1）通过活性炭对汽车尾气进行处理，相关原理为。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是 (填序号)。 A． B．混合气体中的体积分数保持不变 C．断裂1个键的同时生成1个键 D．恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变 E．恒温、恒压条件下，混合气体的平均摩尔质量保持不变 （2）在催化转化器中，汽车尾气中的和可发生反应，若在容积为的恒温密闭容器中进行该反应，起始时充入，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。 ①实验b从开始至达到平衡时的反应速率 。 ②实验a中的平衡转化率为 。 ③与实验b相比，实验c改变的条件是 。 【答案】（1） （2）① ② ③使用催化剂 【解析】（1）A．由题给化学方程式知，当时才表示正逆反应速率相等，反应达到平衡，故A不选；B．混合气体中的体积分数保持不变时，说明反应达到平衡状态，故B选；C．由题给化学方程式知，单位时间内断裂1个的同时生成2个，正逆反应速率才相等，反应达到平衡，故C不选；D．反应有固体参加，恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变时，说明混合气体的质量不再变化，反应达到平衡，故D选；E．反应前后气体的总物质的量不变，当混合气体的平均摩尔质量保持不变时，说明气体的总质量不再变化，反应达到平衡，故E选；答案选BDE； （2）起始时充入，发生反应：，设达到平衡时CO转化的的物质的量为，列三段式： ①实验b开始总压强为，平衡时总压强为，由压强之比等于气体总物质的量之比得，解得，所以实验b从开始至平衡时用表示的反应速率；②实验a开始总压强为，平衡时总压强为，由压强之比等于气体总物质的量之比得，解得，实验中的平衡转化率为；③与实验b相比，实验c只是反应速率加快了，反应达到平衡时的总压强(即气体总物质的量)没有改变，改变的条件只能是使用催化剂。 【强化训练】 21．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/℃ pH ① 25 1 ② 45 1 ③ 25 7 ④ 25 1 A.实验①在15 min内M的降解速率约为1.33×10－5mol·L－1·min－1 B．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的起始浓度越小，降解的速率越快 【答案】D 【解析】由图中数据可知，实验①在15 min内Δc(M)＝(0.30 mol·L－1－0.10 mol·L－1)×10－3＝2×10－4 mol·L－1，则v(M)＝＝≈1.33×10－5 mol·L－1·min－1，故A正确；由图中曲线变化可看出实验②相对于实验①，M降解速率增大，由表中数据可知，其他条件相同，实验②的温度高，所以说明升高温度，M降解速率增大，故B正确；由图中曲线变化可看出实验①相对于实验③，M降解速率增大，由表中数据可知，其他条件相同，实验③的pH高，所以说明pH越高，越不利于M的降解，故C正确；根据图示可知M的起始浓度越小，降解速率越小，故D错误。 22．已知：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响，进行了如下实验(忽略溶液体积变化)： 编号 0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液体积/mL 0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液体积/mL 水的体积/mL 反应温度/℃ 反应时间/min Ⅰ 2 2 0 20 2.1 Ⅱ V1 2 1 20 5.5 Ⅲ V2 2 0 50 0.5 下列说法不正确的是 A．V1＝1，V2＝2 B．设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响 C．实验计时是从溶液混合开始，溶液呈紫红色时结束 D．实验Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)＝0.01 mol·L－1·min－1 【答案】C 【解析】实验Ⅰ和实验Ⅱ反应温度相同，实验Ⅱ中加入了1 mL水，根据控制变量的原则，溶液总体积应保持不变，因而V1＝1，类比分析可得V2＝2，A正确；实验Ⅰ、Ⅲ的温度不同，其他条件相同，因而可知设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响，B正确；酸性KMnO4溶液呈紫红色，由表中数据可知，草酸溶液过量，KMnO4可反应完全，因而可以用颜色变化来判断反应终点，即实验计时是从溶液混合开始，溶液紫红色刚好褪去时结束，C错误；根据实验Ⅲ中有关数据可知，Δc(KMnO4)＝＝0.005 mol·L－1，v(KMnO4)＝＝＝0.01 mol·L－1·min－1，D正确。 23．某小组探究实验条件对反应速率的影响，设计如下实验，并记录结果如下： 编号 温度 H2SO4溶液 KI溶液 1%淀粉溶液体积 出现蓝色时间 ① 20℃ 0.10 mol·L－1 10 mL 0.40 mol·L－1 5 mL 1 mL 40 s ② 20℃ 0.10 mol·L－1 10 mL 0.80 mol·L－1 5 mL 1 mL 21 s ③ 50℃ 0.10 mol·L－1 10 mL 0.40 mol·L－1 5 mL 1 mL 5 s ④ 80℃ 0.10 mol·L－1 10 mL 0.40 mol·L－1 5 mL 1 mL 未见蓝色 下列说法正确的是 A．由实验①②可知，反应速率v与c(I－)成正比 B．实验①②③④中，应将H2SO4溶液与淀粉溶液先混合 C．在I－被O2氧化过程中，H＋只是降低活化能 D．由实验③④可知，温度越高，反应速率越慢 【答案】A 【解析】实验①②中其它条件相同，c(I－)：①<②，且反应速率：①<②，所以反应速率v与c(I－)成正比，A正确；实验①～④中，应将KI溶液与淀粉溶液先混合，再加入H2SO4溶液，在酸性条件下发生氧化还原反应生成碘单质，测定溶液变色的时间，B错误；在I－被O2氧化过程中，H＋除了作为催化剂降低活化能，还作为反应物参加反应，C错误；由实验④温度越高，生成的碘单质能被氧气继续氧化，所以④不变色，D错误。 24．为了研究一定浓度Fe2＋的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如图所示，判断下列说法正确的是 A．pH越小，氧化率越小 B．温度越高，氧化率越小 C．Fe2＋的氧化率仅与溶液的pH和温度有关 D．实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2＋的氧化率 【答案】D 【解析】由②③可知，温度相同时，pH越小，氧化率越大，由①②可知，pH相同时，温度越高，氧化率越大；Fe2＋的氧化率除受pH、温度影响外，还受其他因素影响，如浓度等。 25．某温度时，在一个2 L的密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。 根据图中数据，回答下列问题： （1）该反应的化学方程式为__________________________。 （2）从开始至2 min，B的平均反应速率为________；平衡时，C的物质的量为________。 （3）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是________(填字母，下同)。 A．A、B、C的物质的量之比为3∶1∶3 B．相同时间内消耗3 mol A，同时生成3 mol C C．相同时间内消耗3n mol A，同时消耗n mol B D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化 E．B的体积分数不再发生变化 （4）在某一时刻采取下列措施能使该反应速率减小的是________。 A．加催化剂 B．降低温度 C．容积不变，充入A D．容积不变，从容器中分离出A 【答案】（1）3A⇌B＋3C　（2）0.2 mol·L－1·min－1　2.4 mol　（3）CE　（4）BD 【解析】（1）根据题图可知反应物为A，生成物为B和C，反应物A的浓度最终没有减少到0，故该反应为可逆反应，各物质的物质的量浓度的变化量分别为Δc(A)＝(2.4－1.2)mol·L－1＝1.2 mol·L－1，Δc(B)＝0.4 mol·L－1, Δc(C)＝1.2 mol·L－1，所以A、B、C三者的化学计量数之比为1.2∶0.4∶1.2＝3∶1∶3，所以该反应的化学方程式为3A⇌B＋3C。 （2）Δc(B)＝0.4 mol·L－1，从开始至2 min，B的平均反应速率＝＝0.2 mol·L－1·min－1；n(C)＝Δc(C)·V＝1.2 mol·L－1×2 L＝2.4 mol。 （3）各成分的量由起始状态控制，故正、逆反应速率不一定相等，不能判定反应已达到化学平衡状态，A不符合题意；相同时间内消耗3 mol A，同时生成3 mol C，反应方向同向，不能判定反应已达到化学平衡状态，B不符合题意；消耗3n mol A和生成n mol B等效，相同时间内消耗n mol B，说明B的正反应速率等于逆反应速率，说明反应达到平衡状态，C符合题意；A、B、C均为气态，反应前后气体的总质量不变，为定值，所以气体总质量不随时间的变化而变化，不能判断反应已达到化学平衡状态，D不符合题意；B的体积分数不再发生变化，说明B的量不再变化，已达到平衡状态，E符合题意。 （4）加催化剂，反应速率增大，A不符合题意；降低温度，反应速率减小，B符合题意；容积不变，充入A，反应物浓度增大，反应速率增大，C不符合题意；容积不变，从容器中分离出A，A的浓度减小，反应速率减小，D符合题意。 26．碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 mol·L－1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L－1 K2S2O8、0.10 mol·L－1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。 已知： S2O＋2I－===2SO＋I2(慢) I2＋2S2O===2I－＋S4O(快) （1）向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的________耗尽后，溶液颜色由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色，S2O与S2O初始的物质的量需满足的关系为________。 （2）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表： 实验序号 体积V/mL K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液 ① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 ② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0 ③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0 表中Vx＝________，理由是________________________。 （3）已知某条件下，浓度c(S2O)－反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时，c(S2O)－t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。 【答案】（1）S2O　<2　（2）2.0　保证反应物K2S2O8的浓度改变，而其他条件不变 （3） 【解析】（1）淀粉溶液遇I2显蓝色，溶液由无色变为蓝色时，溶液中有I2，说明Na2S2O3耗尽。由题给离子方程式可得关系式S2O～I2～2S2O，<2时，能观察到蓝色。 （2）实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为20.0 mL)，从而可知Vx＝2.0。 （3）降低温度时，化学反应速率减慢，c(S2O)变化减慢。加入催化剂时，化学反应速率加快，c(S2O)变化加快，c(S2O)－t的变化曲线见答案。 27．为倡导“低碳经济”，有效地开发利用，工业上可以用来生产甲醇燃料。在体积为的密闭容器中，充入和，一定条件下发生反应：。 经测得和的物质的量随时间变化如图所示。 （1），的平均反应速率 。 （2）达到平衡时，的浓度为 。 （3）改变下列条件后，反应速率会增大的是______。（填字母） A．升高温度 B．分离出 C．充入更多 D．恒容下充入 （4）平衡时，的体积分数为 % （5）工业上为了提高的转化率，通常会通入过量的，在一体积固定的恒温密闭容器中投入等物质的量的和进行上述反应。能说明上述反应达到平衡状态的是______。（填字母） A．与的物质的量之比为 B．混合气体的压强不随时间的变化而变化 C．混合气体中的体积分数不随时间的变化而变化 D．生成的同时，形成键 【答案】（1） （2）0.375 （3）AC （4）10 （5）BD 【解析】（1）在体积为2L的密闭容器中，充入lmolCO2和3molH2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。经测得CO2和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图所示。CO2是反应物随反应进行物质的量减小，CH3OH是生成物，随反应进行物质的量增大；10min内达到平衡，生成CH3OH物质的量为0.75mol，CO2物质的量变化了0.75mol；则①依据化学平衡列三段式有： ，CO2的平均反应速率； （2）反应过程中Δn(H2)=3Δn(CO2)=3×0.75mol/L=2.25mol，因此达到平衡时，H2的浓度为=0.375mol/L； （3）A．升高温度，反应速率增大，A正确；B．分离出，则其浓度降低，逆反应速率减慢，正反应速率在改变条件瞬间不变，但是随后正反应速率减慢，B错误；C．充入更多，其浓度增大，反应速率增大，C正确；D．恒容下充入，反应物浓度不变，反应速率不变，D错误；故选AC； （4）体积分数等于物质的量分数，结合第一问可知，平衡时，的体积分数为； （5）A．氢气为反应物，甲醇为产物，当两者物质的量之比不变时，反应达到平衡，A错误；B．该反应为气体分子数减小的反应，则随着反应进行压强逐渐减小，则混合气体的压强不随时间的变化而变化时，反应达到平衡，B正确；C．设投入CO2和H2物质的量均为1mol，转化的二氧化碳为xmol，根据题给信息可知， 则二氧化碳的体积分数，是恒定不变的，则混合气体中的体积分数不随时间的变化而变化，不能说明反应达到平衡，C错误；D．生成的同时，形成键，说明正、逆反应速率相等，则反应达到平衡，D正确；故选BD。 28．某实验小组通过铁与盐酸反应的实验,研究影响反应速率的因素(铁的质量相等,铁块的形状一样,盐酸均过量),设计实验如下表: 实验编号 盐酸浓度/ (mol·L-1) 铁的形态 温度/K 1 4.00 块状 293 2 4.00 粉末 293 3 2.00 块状 293 4 4.00 粉末 313 （1）若四组实验均反应进行1分钟(铁有剩余),则以上实验需要测出的数据是　　。  （2）实验　　　　和　　(填实验编号)是研究盐酸的浓度对该反应速率的影响;实验1和2是研究　　　　对该反应速率的影响。  （3）分析其中一组实验,发现产生氢气的速率随时间变化如图所示。 ①其中t1~t2速率变化的主要原因是　　　　　　。  ②t2~t3速率变化的主要原因是　　　。  【答案】（1）产生H2的体积　（2）1　3　固体表面积　（3）①铁与盐酸反应放出热量,温度升高　②盐酸的浓度减小 【解析】（1）若四组实验均反应进行1分钟,铁有剩余,则可以通过测定生成H2的体积大小判断反应速率的快慢。（2）根据“变量控制法”原理,研究盐酸的浓度对反应速率的影响,反应温度、铁的形态应相同,故实验1和实验3符合要求。实验1和2中盐酸的浓度和温度相同,铁的形态不同,固体表面积不同,化学反应速率不同。（3）①t1~t2时间内,温度对反应速率的影响占主导,温度升高,化学反应速率加快。②t2~t3时间内,盐酸的浓度对反应速率的影响占主导,盐酸的浓度减小,化学反应速率减慢。 29．某同学在实验室研究锌与酸的反应，实验数据如下： 实验序号 锌质量 锌状态 c(H2SO4) V(H2SO4) 金属消失时间 1 0.10 g 颗粒 0.5 mol·L－1 50 mL 500 s 2 0.10 g 粉末 0.5 mol·L－1 50 mL 50 s 3 a g 颗粒 1.0 mol·L－1 50 mL 125 s 分析上述数据，回答下列问题 （1）实验1和2表明，________对反应速率有影响。 （2）实验1和3研究的是反应物浓度对反应速率的影响，则a＝________。 （3）该同学研究发现：相同的锌粒分别与H2SO4、盐酸反应(操作如右图)，现象差异明显(稀盐酸中锌表面产生气泡的速率要比稀硫酸快)。 该同学对产生这一现象的原因，提出两种假设： a．氯离子对反应起促进作用，加快了反应的进行； b．___________，减缓了反应的进行。 为进一步证实自己的猜想，该同学在室温下，分别取5 mL 0.2 mol·L－1盐酸，一份加入一定量的固体______(填“所加试剂化学式”)，另一份作对比实验，再分别同时加入完全相同的锌粒，比较反应速率的大小。 （4）锌粒和稀硫酸反应制取氢气时，往往加入少量CuSO4粉末，可加快产生H2的速率，其原因是______________(结合化学方程式作出合理解释)。 【答案】（1）固体表面积(接触面积)　（2）0.10　（3）硫酸根离子对反应起抑制作用　Na2SO4[或K2SO4或(NH4)2SO4]　（4）Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，铜、锌、稀硫酸构成原电池，加快反应速率 【解析】（1）根据控制变量法，实验1和2只有锌状态不同，说明固体表面积对反应速率有影响。 （2）实验1和3研究的是反应物浓度对反应速率的影响，根据控制变量法，只能让硫酸的浓度不同，锌质量和锌状态应相同，所以a＝0.10 g。 （3）两组实验，锌的状态、质量相同，氢离子浓度相同，只有酸根离子不同，所以反应速率不同的原因可能是：a氯离子对反应起促进作用，加快了反应的进行；b硫酸根离子对反应起抑制作用，减缓了反应的进行。取两份5 mL 0.2 mol·L－1盐酸，一份加入一定量的固体硫酸钠，另一份作对比实验，再分别同时加入完全相同的锌粒，比较反应速率的大小，若加入硫酸钠的盐酸和锌反应速率慢，则说明硫酸根离子对反应起抑制作用。 （4）锌粒和稀硫酸反应制取氢气时，加入少量CuSO4粉末，发生反应：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，生成的铜、锌、稀硫酸构成原电池，反应速率加快。 30．某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O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 ℃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)。 实验编号 初始pH 废水样品体积/mL 草酸溶液体积/mL 蒸馏水体积/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 _______ _______ 测得实验①和②溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。 （2）上述反应后草酸被氧化的离子方程式为____________。 （3）实验①和②的结果表明_________；实验①中O～t1时间段反应速率v(Cr3＋)＝________ 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：______________________________； 假设三：______________________________； …… （5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。 [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Cr2O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 【答案】（1）20　20　（2）Cr2O＋3H2C2O4＋8H＋===6CO2↑＋2Cr3＋＋7H2O　 （3）溶液pH对该反应的速率有影响　 （4）Al3＋起催化作用　SO起催化作用 （5） 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，进行对比实验 反应进行相同时间后，若溶液中Cr2O浓度大于实验①中Cr2O浓度则假设一成立，若Cr2O浓度相同，则假设一不成立 【解析】（1）为控制变量，保证Cr2O、催化剂的浓度不变，控制溶液总体积为100 mL即可。 （2）草酸被氧化为二氧化碳的离子方程式为Cr2O＋3H2C2O4＋8H＋===6CO2↑＋2Cr3＋＋7H2O。 （3）实验①和②的结果表明溶液pH对该反应的速率有影响，pH越小速率越快；实验①中O～t1时间段反应速率v(Cr3＋)＝ mol·L－1·min－1。 （4）起催化作用的成分可能是Al3＋起催化作用、SO起催化作用。 / 学科网（北京）股份有限公司 $