題目列表(包括答案和解析)
在一支試管中放入一塊很小的銅片，再加入少量濃硫酸，然后把試管固定在鐵架臺上．把一小條蘸有品紅溶液的濾紙放入帶有單孔橡皮塞的玻璃管中．塞緊試管口，在玻璃導(dǎo)管口處纏放一團(tuán)蘸有Na2CO3溶液的棉花．給試管加熱，觀察現(xiàn)象．當(dāng)試管中的液體逐漸透明時(shí)，停止加熱．回答下列問題：
草酸是一種重要的試劑。下面是利用草酸探究濃度對反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)。
（1）為證明濃度對反應(yīng)速率的影響，曾有教科書《化學(xué)反應(yīng)原理》設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：取兩支試管，各加入4mL0.01mol·L-1的KMnO4酸性溶液，分別向其中加入0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液2mL，記錄溶液褪色所需時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為： ；
預(yù)期現(xiàn)象是：
①溶液的顏色由 色變?yōu)?u> 色，
②其中加入 mol·L-1H2C2O4的那支試管中的溶液先變色。
然而實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不盡如人意。實(shí)驗(yàn)過程顏色復(fù)雜，且褪色先緩慢，后逐漸加快；最大的問題是草酸濃度大，反應(yīng)速率卻更慢。
本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡鳛檎n堂實(shí)驗(yàn)研究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響？適宜的條件是怎樣的？某校一研究小組對此進(jìn)行了探究。下面是他們的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的一部分：
表1 試驗(yàn)安排及結(jié)果
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實(shí)驗(yàn) 編號 |
A（KMnO4溶液濃度/mol·L-1） |
B（草酸溶液濃度/mol·L-1） |
C（硫酸溶液濃度/mol·L-1） |
褪色時(shí)間/s |
|
1 |
3 |
3 |
1 |
336 |
|
2 |
1 |
2 |
3 |
82 |
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3 |
3 |
1 |
3 |
76 |
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4 |
1 |
3 |
2 |
133 |
|
5 |
2 |
3 |
3 |
102 |
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6 |
3 |
2 |
2 |
156 |
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7 |
2 |
2 |
1 |
300 |
|
8 |
2 |
1 |
2 |
115 |
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9 |
1 |
1 |
1 |
200 |
應(yīng)用SPSS16.0對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果如下表
表2 各因素水平的數(shù)據(jù)處理結(jié)果
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A（KMnO4溶液） |
B（草酸溶液） |
C（硫酸溶液） |
||||||
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濃度/mol·L-1 |
0.005 |
0.010 |
0.015 |
0.1 |
0.5 |
0.9 |
6 |
12 |
18 |
|
平均褪色時(shí)間/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， 的濃度（選填“A、B或C”，下空同）對反應(yīng)速率影響顯著，而 的濃度對反應(yīng)速率的影響不顯著。
（3）由表2可知，當(dāng)高錳酸鉀濃度為 mol·L-1、草酸濃度為 mol·L-1時(shí)，反應(yīng)最快。即因素A、B的較適宜實(shí)驗(yàn)條件得以確定。
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該小組同學(xué)繼續(xù)探究硫酸的濃度是怎樣影響本反應(yīng)速率的，測得如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
表3 不同硫酸濃度下的褪色時(shí)間
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c(H2SO4)/mol·L-1 |
18 |
16 |
14 |
12 |
10 |
8 |
6 |
|
褪色時(shí)間/s |
67 |
83 |
90 |
103 |
129 |
146 |
200 |
（4）根據(jù)課堂實(shí)驗(yàn)的合適時(shí)間，可選溶液的褪色時(shí)間約為1分鐘和2分鐘的兩份溶液，即此時(shí)硫酸的濃度為 mol·L-1和 mol·L-1，這也有利于觀察這兩個(gè)反應(yīng)速率的差異。
結(jié)論：草酸與酸性高錳酸鉀溶液的反應(yīng)，可作為課堂實(shí)驗(yàn)探究濃度對反應(yīng)速率的影響。
(10分)成都七中文藝青年小組進(jìn)行了關(guān)于“活潑金屬與酸反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)，得出了一些有趣的想法，請你幫助他們，完成一些判斷。將5.4g鋁片投入500mL 0.5 mol·L-1的硫酸溶液中，下圖為反應(yīng)產(chǎn)氫速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系圖。
（1）關(guān)于圖像的描述不正確的是______(2分)
①a→c段產(chǎn)生氫氣的速率增加較快可能是表面的氧化膜逐漸溶解，加快了反應(yīng)的速率
②a→c段產(chǎn)生氫氣的速率增加較快可能是該反應(yīng)放熱，導(dǎo)致溫度升高，加快了反應(yīng)
③c以后，產(chǎn)生氫氣的速率逐漸下降可能是鋁片趨于消耗完全
（2）書寫O→a段所對應(yīng)的離子方程式____________________________________(2分)
（3）若其他條件不變，現(xiàn)換用500mL1mol·L-1鹽酸，產(chǎn)生氫氣速率普遍較使用500mL 0.5mol·L-1硫酸的快，可能的原因是________(2分)
①鹽酸中c(H+)的濃度更大 ②Cl—有催化作用 ③SO42—有催化作用
④SO42—有阻化作用 ⑤Al3+有催化作用
（4）根據(jù)所學(xué)，若要加快鋁片與硫酸溶液制H2的反應(yīng)速率，小組成員提出一系列方案，比如：①加入某種催化劑；②滴加少量CuSO4溶液；③將鋁片剪成100條；④增加硫酸的濃度至18mol/L；⑤加入蒸餾水；⑥加入少量KNO3溶液；⑦_(dá)____________。(2分)
其中，你認(rèn)為不合理的方案有_____________(2分)，并請你再補(bǔ)充一種合理方案，填入空白⑦處。
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