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- 2021-08-24 发布
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微考点55 控制变量法探究影响反应速率的因素
1.(2019·内蒙古包头四校联考)已知x溶液能与氢氧化钠溶液反应,现有四份20mL4mol·L-1的氢氧化钠溶液分别与下列四种x溶液反应,其中反应最快的是( )
A.10℃,20mL3mol·L-1的x溶液
B.20℃,30mL2mol·L-1的x溶液
C.20℃,10mL5mol·L-1的x溶液
D.10℃,10mL2mol·L-1的x溶液
2.(2019·贵阳模拟)在一密闭容器中充入1molH2和1molI2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0,下列说法正确的是( )
A.保持容器容积不变,向其中加入1molH2(g),反应速率一定加快
B.保持容器容积不变,向其中加入1molN2(N2不参加反应),反应速率一定加快
C.保持容器内气体压强不变,向其中加入1molN2(N2不参加反应),反应速率一定加快
D.保持容器内气体压强不变,向其中加入1molH2(g)和1molI2(g),反应速率一定加快
3.(2019·福州质检)某恒容密闭容器中进行反应:SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH=akJ·mol-1;某科研小组通过实验测出SO2的转化率(SO2、NO起始量一定)随条件P的变化情况如图所示,下列说法中正确的是( )
A.10~15min内反应速率小于15~20min的反应速率,P为升高温度
B.10~20min内反应速率小于20~40min的反应速率,P为减小SO3的浓度
C.10~15min内反应速率大于40~50min的反应速率,P为减小压强
D.该反应中,随着反应物浓度的减小,反应速率一直减小
4.(2019·马鞍山模拟)某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2―→CH3COCH2Br+HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2
8
)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下,获得如下实验数据:
实验
序号
初始浓度c/mol·L-1
溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.0010
290
②
1.60
0.20
0.0010
145
③
0.80
0.40
0.0010
145
④
0.80
0.20
0.0020
580
分析实验数据所得出的结论不正确的是( )
A.增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大
B.实验②和③的v(Br2)相等
C.增大c(HCl),v(Br2)增大
D.增大c(Br2),v(Br2)增大
5.以反应5H2C2O4+2MnO+6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液,迅速混合并开始计时,通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度/℃
浓度/ mol·L-1
体积/ mL
浓度/ mol·L-l
体积/ mL
①
0.10
2.0
0.010
4.0
25
②
0.20
2.0
0.010
4.0
25
③
0.20
2.0
0.010
4.0
50
下列说法不正确的是( )
A.实验①②③所加的H2C2O4溶液均要过量
8
B.实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s,则这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=2.5×10-4mol·L-1·s-1
C.实验①和②是探究浓度对化学反应速率的影响,实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响
D.实验①和②起初反应均很慢,过了一会儿速率突然增大,可能是生成的Mn2+对反应起催化作用
6.对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(mol·L-1)随时间(min)变化的有关实验数据如表。
时间
c(M)
水样
0
5
10
15
20
25
Ⅰ(pH=2)
0.40
0.28
0.19
0.13
0.10
0.09
Ⅱ(pH=4)
0.40
0.31
0.24
0.20
0.18
0.16
Ⅲ(pH=4)
0.20
0.15
0.12
0.09
0.07
0.05
Ⅳ(pH=4,含Cu2+)
0.20
0.09
0.05
0.03
0.01
0
下列说法不正确的是( )
A.在0~20min内,Ⅰ中M的分解速率为0.015mol·L-1·min-1
B.水样酸性越强,M的分解速率越快
C.在0~25min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大
D.由于Cu2+存在,Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快
7.(2020·黄山调研)为了探究温度、不活泼金属杂质对锌与稀硫酸反应速率的影响,设计如下实验方案:
编号
m(Zn)/g
0.1mol·L-1
V(H2SO4)/mL
温度/℃
m(CuSO4)/g
8
Ⅰ
1.0
10.0
25
0
Ⅱ
1.0
10.0
t
0
Ⅲ
1.0
10.0
40
0.2
Ⅳ
1.0
10.0
40
2
下列推断合理的是( )
A.根据该实验方案得出反应速率大小可能是Ⅲ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ
B.选择实验Ⅱ和Ⅲ探究硫酸铜对反应速率的影响,必须控制t=25
C.根据该方案,可以探究温度、不活泼金属及用量对锌和稀硫酸反应速率的影响
D.待测物理量是收集等体积气体所需要的时间,时间越长,反应速率越大
8.(2019·焦作调研)汽车尾气处理催化装置中涉及的反应之一为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH<0。研究表明:在使用等质量的催化剂时,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,某科研小组设计了以下三组实验:
实验
编号
T/K
NO初始浓度
/mol·L-1
CO初始浓度
/mol·L-1
催化剂的比表面积/m2·g-1
Ⅰ
400
1.00×10-3
3.60×10-3
82
Ⅱ
400
1.00×10-3
3.60×10-3
124
Ⅲ
450
1.00×10-3
3.60×10-3
124
(1)根据下列坐标图,计算前5s内用N2表示的反应速率:________________。
8
(2)在图中画出上表中实验Ⅱ、Ⅲ条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势(标明各条曲线的实验编号)。
9.某小组以醋酸为例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
1.0
10
2.0
2
盐酸
c
10
2.0
(2)实验步骤:①检查装置(如图1)的气密性后,添加药品;
②反应开始后,_________________________________________________________________;
③将所记录的数据转化为曲线图(如图2)。
(3)写出0~5min醋酸、盐酸与镁条反应的反应速率变化规律:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
10.碘在科研与生活中有重要作用,某兴趣小组用0.20mol·L-1KI、0.4%淀粉溶液、0.20mol·L-1K2S2O8、0.010mol·L-1Na2S2O3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)
8
(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Na2S2O3耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色,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n(S2O)∶n(S2O)________________。
(2)如果实验中不使用Na2S2O3溶液,可能存在的不足是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如表所示:
实验序号
试剂体积V/mL
显色时间t/s
K2S2O8溶液
KI溶液
水
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
①
10
10
0
4
1
26.8
②
5
10
5
4
1
54.0
③
2.5
10
V1
4
1
108.2
④
10
5
5
4
1
53.8
⑤
5
7.5
7.5
4
V2
t1
表中V1=____________mL,理由是________________________________________
________________________________________________________________________;
V2=____________mL,理由是_____________________________________________
________________________________________________________________________。
显色时间t1大约是________________。
(4)根据表中数据可以得出的结论是__________________________________________
________________________________________________________________________。
8
答案精析
1.C 2.A
3.A [在相同时间内,转化率变化值越大,表明反应中消耗的反应物越多,反应速率越大。由题图数据知,10~15min、15~20min内,反应物转化率变化值分别为3.7%、4.5%,故后一个时间段内反应速率较快,随着反应的进行,反应物浓度减小,又因容器容积不变,故改变的条件只能是升温,A正确,C、D项错误;10~20min、20~40min内,反应物转化率变化值分别为8.2%、10.3%(时间间隔不同),故10~20min内消耗的反应物比20~40min消耗的多,反应速率快,B项错误。]
4.D [①②中HCl的初始浓度相同,而②中CH3COCH3的初始浓度大,且计算所得②的v(Br2)大,A正确;②③两组数据中Br2的初始浓度相同,溴颜色消失[即c(Br2)为0时]所用的时间相同,故v(Br2)相等,B正确;①③两组数据中CH3COCH3的初始浓度相同,而③中HCl的初始浓度大,且③中溴颜色消失所用的时间少,故实验③的v(Br2)大,C正确;①④两组数据中CH3COCH3、HCl的初始浓度均相同,而①中v(Br2)=≈3.45×10-6mol·L-1·s-1,④中v(Br2)=≈3.45×10-6mol·L-1·s-1,可见v(Br2)是相等的,D错误。]
5.B
6.D [在0~20min内,水样Ⅰ中c(M)由0.40mol·L-1减小为0.10mol·L-1,则M的分解速率v(M)==0.015mol·L-1·min-1,A正确;水样Ⅰ的pH小于水样Ⅱ的pH,起始c(M)相等,相同时间内水样Ⅰ中Δc(M)大于水样Ⅱ中Δc(M),则水样的酸性越强,M的分解速率越快,B正确;在0~25min内,水样Ⅲ中M的分解百分率为×100%=75%,水样Ⅱ中M的分解百分率为×100%=60%,则水样Ⅲ中M的分解百分率比水样Ⅱ大,C正确;水样Ⅰ、Ⅳ的pH和起始c(M)不同,且水样Ⅳ中含有Cu2+,多个反应条件不同,不符合实验探究时的“单一变量”原则,无法确定某单一变量对M的分解速率的影响,且本题中Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ慢,D错误。]
7.C
8.(1)9×10-5mol·L-1·s-1
8
(2)
9.(1)1.0
(2)②每隔1min记录一次生成H2的体积
(3)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
10.(1)>0.5
(2)显色时间太短,不易测量
(3)7.5 保证每次实验溶液总体积相等 1 保证淀粉溶液的用量相同 72s(或54s~72s)
(4)反应速率与反应物浓度成正比关系(或反应物浓度越大,反应速率越快)
解析 (1)由已知可得,向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,先发生反应S2O+2I-===2SO+I2(慢),后发生反应I2+2S2O===2I-+S4O(快),当溶液中的Na2S2O3耗尽后,碘才能与淀粉作用使溶液颜色由无色变为蓝色。实验①与实验②对照,溶液总体积是25 mL,为确保溶液总体积不变,所以V1=7.5 mL,理由是保证每次实验溶液总体积相等。V2=1 mL,理由是保证淀粉溶液的用量相同。对比几组实验数据,由实验②⑤中KI的浓度与显色时间关系为=,t1=72 s。
8
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