浙教版科学中考复习专题训练：影响化学反应速率的因素探究【word，含答案】
文档属性
| 名称 | 浙教版科学中考复习专题训练：影响化学反应速率的因素探究【word，含答案】 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 122.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-11 16:48:19 | ||
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文档简介
影响化学反应速率的因素探究
1.“五一”假期，小兵对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究。
【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素影响呢？
【猜想与假设】
a.可能与硫酸的质量分数有关；b.可能与锌的形状有关。
【设计并实验】
小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。
实验编号 硫酸的质量分数 (均取20 mL) 锌的形状 (均取1 g) 氢气的体积(mL) (均收集3分钟)
① 20% 锌粒 31.7
② 20% 锌片 50.9
③ 30% 锌粒 61.7
④ 30% 锌片 79.9
(1)写出稀硫酸与锌反应的化学方程式 。
(2)小兵用如图装置收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是 ，氢气应从
(填e或f或g)管通入。
【收集证据】
(3)要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，应选择的实验编号是 。
【得出结论】
(4)结论是_____________________________。
【评价与反思】
(5)下表是小兵第①组实验的详细数据。
时段 (均为1分钟) 第1分钟 第2分钟 第3分钟 第4分钟 第5分钟 第6分钟
H2的体积 3.1 mL 16.7 mL 11.9 mL 9.6 mL 7.6 mL 6.0 mL
请描述锌与硫酸反应快慢的变化并解释原因_________________________________。
(6)锌与硫酸反应的快慢可能还受哪些因素影响？设计实验验证。______________。
2. 利用数据传感技术可以形象地比较不同形状的碳酸钙与稀盐酸反应的速率。某同学倾斜锥形瓶，使试管内的稀盐酸流入瓶中与碳酸钙发生反应，测得瓶内气压随时间的变化如图所示。
(1)碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式________________________。
(2)对比分析a、b点可知，曲线①表示________与稀盐酸反应。
(3)对比分析c、d点可知，相同的气压时，________与稀盐酸反应速率更快，完全反应时二者产生的CO2质量______(填“相等”或“不相等”)。
小明利用此装置探究盐酸浓度对反应速率的影响。
【提出问题】盐酸浓度对反应速率有何影响？
【实验设计】
实验序号 盐酸的浓度 碳酸钙的状态 收集相同体积CO2所需时间
1 10% 块状
2 5% 粉末
3 10% 粉末
4 5% 块状
【得出结论】盐酸浓度越大，反应速率越快。
【交流评价】
(1)若要得出上述结论，需要进行的实验组为______(填序号)。
(2)在实验室制取二氧化碳气体，一般选择实验1而不选择实验3，其原因是____________________________。在实验过程中发现反应速率越来越慢，这是由于________________。
3.《天工开物》中记载的“倭铅”即是金属锌，说明我国炼锌在明代就出现。
探究一 用锌制取氢气
甲同学拟用如图实验装置完成制取氢气和测量生成气体体积实验：
第7题图
(1)写出锌与稀硫酸反应的化学方程式________________________。
(2)装置连接顺序是：A→____→____→D(填字母)。
探究二 硫酸铜对氢气生成速率的影响
乙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，为此展开探究。
【设计实验】
在锥形瓶中分别放入足量的、等质量的、颗粒大小相同的锌粒，再向分液漏斗中加入由31.5%的稀硫酸、不同体积水、5%的硫酸铜溶液组成的混合液，试剂用量记录如下表：
混合液(试管编号) ① ② ③ ④ ⑤
31.5%的H2SO4溶液/mL 10 V1 10 10 10
5%的CuSO4溶液/mL 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4
蒸馏水/mL 16.4 16.2 16.0 15.8 V2
收集70 mL水所用时间/s 21.20 20.45 19.69 20.49 21.33
(3)表中的V1＝________mL，V2＝________mL。
【分析与结论】
(4)表中________组反应速率最快，原混合液中H2SO4和CuSO4 溶质质量比为________(最简整数比)。(提示：31.5%的H2SO4溶液和5%的CuSO4溶液密度均为1.2 g/mL)。
探究三 锌与硫酸铜溶液反应
丙同学取打磨过的锌片按下表内容进行对比实验：
实验项目 硫酸铜溶液溶质质量分数 是否添加稀硫酸 锌表面产生的现象
① 1.6% 否 黑色物质
② 1.6% 加2滴 红色物质，有极少量的气泡
③ 8% 否 红褐色物质
④ 8% 加2滴 光亮红色物质，有少量的气泡
⑤ 16% 否 红色物质，有极少量的气泡
⑥ 16% 加2滴 光亮红色物质，有较多气泡
【分析与结论】
(5)锌与硫酸铜溶液反应要产生红色的物质，需要的条件是____________________。
(6)根据第⑤组实验判断，硫酸铜溶液可能显________(选填：“酸”、“碱”或“中”)性。
4.某实验小组设计了两组实验，探究常温下KClO3在硫酸溶液中将KI氧化生成I2或者KIO3的影响因素。
知识信息：
Ⅰ.碘单质(I2)在水中溶解度较小，水溶液呈黄色。
Ⅱ.KClO3、KI、KIO3、KCl溶液均为无色。
实验一：硫酸用量对产物的影响
试管编号 ① ② ③ ④
某浓度的KI溶液/(mL) 0.50 0.50 V1 0.50
某浓度的KClO3溶液/(mL) 0.30 V2 0.30 0.30
某浓度的硫酸溶液/(mL) 0 0.25 0.65 0.75
水/(mL) 1.20 0.95 0.55 0.45
实验现象 无色 浅黄色 黄色 无色
(1)在某浓度的硫酸中，KClO3可将KI氧化，生成I2、H2O、K2SO4和物质X，根据质量守恒定律，物质X中一定含有的元素是________。
(2)表中V1＝________、V2＝________。
(3)设计试管①实验的作用是__________________________________。
(4)在试管③中取出少量反应后的溶液加入淀粉溶液显________。
(5)试管④中的KClO3可将KI氧化成含碘的生成物是________，该实验可以得出的结论是__________________________。
实验二：KClO3用量对产物的影响
试管编号 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
某浓度的KI溶液/(mL) 0.50 0.50 0.50 0.50
某浓度的KClO3溶液/(mL) 0.05 0.20 0.25 0.30
某浓度的硫酸溶液/(mL) 0.75 0.75 0.75 0.75
水/(mL) 0.70 0.55 0.50 0.45
实验现象 浅黄色 黄色 浅黄色 ？
(6)对比实验一、二，上表“？”处的实验现象是________________。
(7)若要继续探究，实验三的名称是___________________________________。
5.实验探究一：小明学习了过氧化氢溶液分解知识后，脑洞大开，还想寻找新的催化剂，于是设计了如下探究方案。
【提出问题】红砖粉末能否作为过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，效果如何？
【实验探究】
(1)实验探究一：
实验步骤 实验现象 实验结论及解释
Ⅰ. A中无明显现象，B中产生大量能使带火星木条复燃的气体 ①产生的气体是________； ②红砖粉末能改变过氧化氢分解速率
Ⅱ.向B试管中重新加入5%的过氧化氢溶液，反应停止后过滤、洗涤、干燥、称量滤渣 ①又产生大量能使带火星木条复燃的气体 ②滤渣质量等于a g 红砖粉末的______在反应前后均没有发生变化，能作过氧化氢分解的催化剂
Ⅲ. 两试管中均产生气泡且_________________________ 红砖粉末的催化效果没有二氧化锰粉末好
请写出红砖粉末(成分以Fe2O3表示)催化过氧化氢溶液分解反应的符号表达式____________________。
(2)实验探究二：小明继续探究带火星的木条在不同体积分数氧气中的复燃情况，部分实验数据记录如表：
氧气体积分数(%) 30 40 60 70
带火星的木条 不变 稍亮 复燃 复燃
①根据上述实验数据得出的结论是____________________________。
②在集气瓶中注入占其容积50%的水(如图)，用排水法收集氧气，将瓶内的水排尽，用带火星的木条在该集气瓶中进行实验，推测实验现象并说明理由：______________________________。
③配合实验的小林发现双氧水分解也可用氧化铜(难溶于水)作催化剂。在0.5 g氧化铜中滴加双氧水，反应结束后固体质量为________g。
④请你设计一个实验，证明在双氧水分解反应后，氧化铜化学性质没有发生改变。
步骤 现象 结论
____________ ____________ ____________ ____________ 氧化铜化学 性质没有改变
6.某兴趣小组对KClO3分解反应的催化剂进行研究，在相同的加热条件下，用如图装置完成表中实验：
编号 KClO3质量/g 催化剂 催化剂质量/g 收集50 mL O2所需时间/s
实验1 5 － － 171
实验2 5 MnO2 0.5 49
实验3 5 Fe2O3 0.5 58
实验4 5 KCl 0.5 154
(1)设置实验1的目的是____________。
(2)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是________。
(3)写出KClO3分解的化学方程式：________________________。
(4)由实验1和实验4可知，KCl________(填“有”或“无”)催化作用。维持加热条件不变，用实验1再继续收集50 mL O2，所需时间明显少于171 s，解释原因：____________________________________________。
(5)要比较KClO3分解反应中不同催化剂的催化效果，除了测量收集50 mL O2所需时间外，还可以测量相同时间内______________________________________________________。
(6)下列有关催化剂的描述正确的是________。
A. 某些化学反应可以有多种催化剂
B. 只有分解反应才需要催化剂
C. 催化剂的作用是加快反应速率
D. 催化剂可以增加生成物质量
7.某兴趣小组的同学们在实验室用块状大理石和稀盐酸反应制取CO2并进行了如下探究。
实验一：二氧化碳的制取
图1
(1)实验室制取二氧化碳的发生和收集装置，可选择图1中的________(填序号)，实验室制取二氧化碳的化学方程式为__________________________。
图2
(2)若在图2装置中盛放浓硫酸来干燥二氧化碳气体，则气体应从________(填“a” 或“b”) 端通入。
实验二：实验小组同学在做“大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳”的实验时，发现产生气泡的速率都不相同，并对这一现象展开了探究。
【提出问题】影响产生二氧化碳气体速率的因素有哪些？
【作出猜想】猜想一：稀盐酸的浓度
猜想二：石块中碳酸钙的质量分数
猜想三：石块颗粒大小
【实验设计】为验证上述猜想，同学们设计了如图3所示的实验装置进行探究。将各试管生成的气体分别通入到足量相同体积、相同浓度的氢氧化钠溶液中，称量相同反应时间内各组氢氧化钠溶液增加的质量。
图3
【分析及结论】
①对比A组和B组实验：观察到A组产生气体使氢氧化钠溶液增加的质量小于B组，说明稀盐酸的浓度越高，产生二氧化碳的速率越________。
②对比B组和C组实验：观察到B组产生气体使氢氧化钠溶液增加的质量等于C组，说明产生二氧化碳的速率与石块中碳酸钙的质量分数无关。但有同学指出该组对比实验的结论不合理，写出可能的原因_____________________________________________________。
图4
③对比C组和D组实验：观察到C组产生气体使氢氧化钠溶液增加的质量________D组，说明石块颗粒越小，石块与稀盐酸的接触面积越大，产生二氧化碳的速率越快。
【反思提升】小明同学分别设计了下列3组实验，并通过数字化仪器测量实验中CO2质量随时间变化的关系如图4所示，其中符合曲线B的实验是______(填实验序号)。
①10 g块状大理石＋100 mL溶质质量分数为10%的稀盐酸
②10 g块状大理石＋100 mL溶质质量分数为20%的稀盐酸
③10 g粉末状大理石＋100 mL溶质质量分数为20%的稀盐酸
8.兴趣小组在课外实验中意外发现：将镁条放入Na2CO3溶液中，快速产生较多气泡，有白色沉淀生成。小组同学对此进行了系列探究活动。
探究Ⅰ：反应产生的气体是什么？
【作出猜想】小组同学经查阅资料和讨论，根据化学变化过程中元素不变，且反应物中含有__________三种元素，作出如下猜想：
①氢气；②二氧化碳；③氢气和二氧化碳。
【实验1】取适量镁条、100 mL Na2CO3溶液于反应装置A中，按图1所示方案进行实验。B中石灰水不变浑浊；C处气体燃烧，烧杯内壁有水珠。说明猜想①正确。
图1图2
(1)反应装置A应选用图2中的________(填写序号)。
(2)小组同学讨论认为，上述实验中“烧杯内壁有水珠”作为“反应产生的气体是氢气”的证据不可靠。为使这一证据可靠，且仍能一次性地验证三个猜想，只需在图1所示方案的基础上加以改进完善。你的改进方案是：____________________________________。
探究Ⅱ：快速产生气体的原因是什么？
【查阅资料】镁与水缓慢反应生成氢气；Na2CO3溶液显碱性，其溶液中除Na＋、CO外，还有OH－。
【作出猜想】可能是Na2CO3溶液中的某一种离子促进了镁与水的反应。
图3
【实验2】按图3所示方案进行实验。G、I中缓慢产生气泡，H中快速产生较多气泡，说明是CO而不是Na＋、OH－促进了镁与水的反应。
(1)G中实验的作用是__________________________________________。
(2)试剂X是___________。
探究Ⅲ：反应产生的白色沉淀中是否含有MgCO3
【实验3】取实验1反应生成的沉淀于试管中，加入试剂Y，根据实验现象说明白色沉淀中含有MgCO3。试剂Y及实验现象为______________________________________；该反应的化学方程式为______________________________。
反思交流：有些伟大的发现就是从异常现象中得到启发，通过深入研究而实现的。
9.实验室常用二氧化锰作过氧化氢分解制氧气的催化剂。
【提出问题】催化剂的用量对反应速率是否有影响？
【设计实验】(1)实验装置如图所示。
(2)实验记录：每次用30 mL 10%的过氧化氢溶液，采用不同量的二氧化锰粉末作催化剂进行实验，测定相关数据记录于下表中：
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
二氧化锰用量/g 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
待测数据
【分析】(1)上述实验应该测定的“待测数据”可能是 ；装置中原有的空气对实验是否有干扰？ ，试说明原因： 。
(2)若第2次实验比第3次实验的“待测数据”更 (选填“大”或“小”)，说明催化剂的用量越多，反应越快。
【实验与结果】经多次实验证明，第1次实验至第7次实验中过氧化氢的分解速率依次加快，第7次实验至第10次实验所记录的“待测数据”无明显差异。
【结论】 。
【拓展】(1)实验后对二氧化锰进行回收、称量、发现其质量与反应前相比 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)同一反应可用多种催化剂，为探究不同催化剂的催化效果，小组同学利用控制变量方法，探究氯化铁溶液和硫酸铜溶液对过氧化氢分解的催化效果，实验中的下列变量中，不需控制的是 。
A. 过氧化氢溶液的浓度和体积B. 催化剂的用量与浓度
C. 反应温度D. 反应开始的时间
10.如图“黑面包”实验中，蔗糖(C12H22O11)变黑，体积膨胀，变成疏松的炭，放出有刺激性气味的气体。
【提出问题】改变糖的种类、浓硫酸的体积、水的滴数和温度是否会影响实验效果呢？
【进行实验】分别取5 g糖粉进行实验，根据前 2 min的现象对实验效果进行评分，记录如下：
表1 实验记录
实验 糖 浓硫酸体积/mL 水的滴数 温度/℃ 效果得分
1 蔗糖 4 5 22 65
2 蔗糖 5 10 30 81
3 蔗糖 6 15 50 93
4 冰糖 4 10 50 91
5 冰糖 5 15 22 88
6 冰糖 a 5 30 75
7 葡萄糖 4 15 30 0
8 葡萄糖 5 5 50 0
9 葡萄糖 6 10 22 0
【处理数据】分析表1，计算效果得分均值，结果如下：
表2 效果得分均值
因素 糖 浓硫酸体积/mL
蔗糖 冰糖 葡萄糖 4 5 6
均值 79.7 84.7 0 52.0 56.3 56.0
因素 水的滴数 温度/℃
5 10 15 22 30 50
均值 46.7 57.3 60.3 51.0 52.0 61.3
依据均值推断最佳实验方案，均值越高，效果越好。
【解释与结论】
(1)蔗糖变成黑色的炭，发生了 (填“物理”或“化学”)变化。
(2)推测放出的气体含SO2，从元素守恒角度说明理由：___________________________。
(3)实验6中，a为 mL。
(4)根据表2推断，“黑面包”实验最好选择5 g冰糖、5 mL浓硫酸、 滴水和50 ℃。
【反思与评价】
(5)表2中，22 ℃对应的均值为51.0，计算该值所依据的3个数据分别是 。
(6)综合分析，使实验3的效果得分高于实验4的因素有 。
参考答案
1.(1)Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑ (2)测量排出水的体积，即氢气的体积 f (3)①③(或②④) (4)硫酸越浓反应越快，锌片比锌粒反应快(合理即可)
(5)第1分钟反应慢，因为有氧化膜、污物等覆盖在锌粒的表面；从第2分钟以后，随着反应的进行，硫酸的质量分数减小，反应逐渐变慢(合理即可) (6)可能还受催化剂的影响(合理即可)。实验：取两块相同形状、质量相同的锌粒，在同一温度下，与相同质量、相同浓度的硫酸反应，在一组实验中加入催化剂，实验后可发现加催化剂的一组实验产生氢气较快而没有加催化剂的另一组实验产生氢气较慢(验证猜想合理即可)
2.(1)CaCO3＋2HCl === CaCl2 ＋ H2 O ＋ CO2↑(2)碳酸钙粉末 (3)碳酸钙粉末 相等 【交流评价】(1)1和4(或2和3) (2)控制反应的速率不能太快以便收集CO2 盐酸的浓度越来越小
3. (1)Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑ (2)C B (3)10 15.6 (4)③ 63∶4 (5)硫酸铜溶液达到一定浓度或在一定pH溶液中(或其他合理答案) (6)酸
【解析】(1)锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑。(2)氢气从导管A排出，连接导管C将水从导管B排出，与D连接进而排入量筒，测得量筒中排出水的体积就是收集的氢气的体积。(3)为探究硫酸铜对氢气生成速率的影响，需要控制稀硫酸的体积和质量分数相同，则V1＝10；分析表中数据可知硫酸铜溶液和蒸馏水的体积之和为20 mL，则V2＝15.6。(4)分析表中数据可知第③组收集70 mL水所需时间最短，说明该组反应速率最快；第③组实验中所用稀硫酸中溶质质量为10 mL×1.2 g/mL×31.5%，硫酸铜溶液中溶质质量为4.0 mL×1.2 g/mL×5%，化简后的质量比为63∶4。(5)分析表中数据及相应现象可得锌与硫酸铜溶液反应产生红色物质的条件是硫酸铜溶液达到一定浓度或在一定pH的溶液中。(6)分析第⑤组数据，锌和硫酸铜溶液反应生成了气体，与第②组实验加2滴硫酸后的现象相同，说明硫酸铜溶液可能显酸性。
4. (1)氯(或Cl) (2)0.50 0.30 (3)对照实验(或探究未加酸时是否反应) (4)蓝色 (5)KIO3(或碘酸钾)
硫酸体积增大，KI被氧化的产物不同(合理即可)(6)无色 (7)碘化钾用量对产物的影响
【解析】(1)根据化学反应前后元素种类不变，比较给出的反应物和生成物可知，X中一定含有氯元素。(2)结合实验目的“探究硫酸用量对产物的影响”分析，需控制其他条件不变，改变硫酸溶液浓度，因此V1＝0.50，V2＝0.30。(3)试管①硫酸浓度为0，作用是做对照实验，比较硫酸用量对反应产物的影响。(4)试管③实验现象为“黄色”，结合知识信息内容可知，该黄色溶液为碘的水溶液，根据碘遇淀粉变蓝可知加入淀粉溶液后显蓝色。(5)根据题干信息“氯酸钾可将碘化钾氧化成含碘的生成物”，分析表格内容试管④对应的现象，结合知识信息的内容可知该生成物是碘酸钾；根据四支试管中的现象可知常温下硫酸用量对反应有影响。(6)结合实验二⑧中数据找到实验一中对应信息，可知“？”处的实验现象是无色。(7)根据表格左侧第一列内容以及前面两个实验名称，可知实验三需探究碘化钾用量对产物的影响。
5.. (1)Ⅰ.氧气 Ⅱ.质量和化学性质 Ⅲ.D中产生气泡速率比C中产生气泡速率快 2H2O2 2H2O＋O2↑(2)①能使带火星的木条复燃的不一定是纯氧 ②带火星的木条复燃，因为氧气的浓度达到了使其复燃的纯度 ③ 0.5 ④将反应后的混合物过滤，向盛有该滤渣的试管中重新加入2 mL过氧化氢溶液 试管中有大量气泡冒出，且能使带火星的木条复燃
【解析】(1)过氧化氢分解生成氧气，因此产生的气体是氧气。根据题干信息可知红砖粉末的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化。结合实验结论分析，可知D中产生气泡的速率比C中产生气泡的速率快。过氧化氢在氧化铁的催化作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为2H2O2 2H2O＋O2↑。(2)①分析表格数据可知，能使带火星的木条复燃的不一定是纯氧。②在集气瓶中注入占其容积50%的水后，用排水法收集氧气，将瓶内的水排尽后，瓶内氧气的体积分数约为61%已达到了使带火星木条复燃的纯度，因此观察到带火星的木条复燃。③氧化铜在该反应中是催化剂，其质量和化学性质在反应前后均不变，因此最终所得固体质量仍为0.5 g。④催化剂在反应前后化学性质不变，因此可将反应后的混合物过滤，向盛有该滤渣的试管中重新加入2 mL过氧化氢溶液，观察到试管中有大量气泡冒出，且能使带火星的木条复燃。
6.(1)对照实验 (2)MnO2 (3)2KClO32KCl＋3O2↑(或2KClO32KCl＋3O2↑或2KClO3 2KCl＋3O2↑或2KClO32KCl＋3O2↑) (4)有 随着反应的进行，生成的催化剂KCl越来越多，使反应速率加快 (5)收集的氧气体积 (6)A
7.实验一：(1)BD(或CD) CaCO3＋2HCl=== CaCl2＋H2O＋CO2↑ (2)a 实验二：【分析及结论】①快 ②不能确定两支试管中石块所含碳酸钙的质量分数是否不同 ③小于 【反思提升】②
8.探究Ⅰ：【作出猜想】碳、氢、氧(或C、H、O) 【实验1】(1)D (2)在B和C装置之间增加干燥装置(合理即可) 探究Ⅱ：【实验2】(1)对比(合理即可) (2)氢氧化钠溶液(或NaOH溶液) 探究Ⅲ：【实验3】稀盐酸(或稀硫酸)；有气泡产生 MgCO3＋2HCl === MgCl2＋H2O＋CO2↑(或MgCO3＋H2SO4=== MgSO4＋H2O＋CO2↑，与上一空对应)
9. 【分析】(1)量筒中收集到相同体积水所用时间(或相同时间内量筒中所收集到水的体积) 没有干扰 氧气本身是空气的成分之一，装置中的空气不影响对产生氧气的体积测定 (2)大[或小，与(1)所填对应] 【结论】催化剂的用量在一定范围内对反应速率有影响(合理即可) 【拓展】(1)不变 (2)D
10. (1)化学 (2)浓硫酸中含有硫元素和氧元素，蔗糖中含有氧元素，则生成物中也会有硫元素和氧元素
(3)6 (4)15 (5)65、88、0 (6)浓硫酸的体积和水的滴数
(
1
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1.“五一”假期，小兵对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究。
【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素影响呢？
【猜想与假设】
a.可能与硫酸的质量分数有关；b.可能与锌的形状有关。
【设计并实验】
小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。
实验编号 硫酸的质量分数 (均取20 mL) 锌的形状 (均取1 g) 氢气的体积(mL) (均收集3分钟)
① 20% 锌粒 31.7
② 20% 锌片 50.9
③ 30% 锌粒 61.7
④ 30% 锌片 79.9
(1)写出稀硫酸与锌反应的化学方程式 。
(2)小兵用如图装置收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是 ，氢气应从
(填e或f或g)管通入。
【收集证据】
(3)要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，应选择的实验编号是 。
【得出结论】
(4)结论是_____________________________。
【评价与反思】
(5)下表是小兵第①组实验的详细数据。
时段 (均为1分钟) 第1分钟 第2分钟 第3分钟 第4分钟 第5分钟 第6分钟
H2的体积 3.1 mL 16.7 mL 11.9 mL 9.6 mL 7.6 mL 6.0 mL
请描述锌与硫酸反应快慢的变化并解释原因_________________________________。
(6)锌与硫酸反应的快慢可能还受哪些因素影响？设计实验验证。______________。
2. 利用数据传感技术可以形象地比较不同形状的碳酸钙与稀盐酸反应的速率。某同学倾斜锥形瓶，使试管内的稀盐酸流入瓶中与碳酸钙发生反应，测得瓶内气压随时间的变化如图所示。
(1)碳酸钙与稀盐酸反应的化学方程式________________________。
(2)对比分析a、b点可知，曲线①表示________与稀盐酸反应。
(3)对比分析c、d点可知，相同的气压时，________与稀盐酸反应速率更快，完全反应时二者产生的CO2质量______(填“相等”或“不相等”)。
小明利用此装置探究盐酸浓度对反应速率的影响。
【提出问题】盐酸浓度对反应速率有何影响？
【实验设计】
实验序号 盐酸的浓度 碳酸钙的状态 收集相同体积CO2所需时间
1 10% 块状
2 5% 粉末
3 10% 粉末
4 5% 块状
【得出结论】盐酸浓度越大，反应速率越快。
【交流评价】
(1)若要得出上述结论，需要进行的实验组为______(填序号)。
(2)在实验室制取二氧化碳气体，一般选择实验1而不选择实验3，其原因是____________________________。在实验过程中发现反应速率越来越慢，这是由于________________。
3.《天工开物》中记载的“倭铅”即是金属锌，说明我国炼锌在明代就出现。
探究一 用锌制取氢气
甲同学拟用如图实验装置完成制取氢气和测量生成气体体积实验：
第7题图
(1)写出锌与稀硫酸反应的化学方程式________________________。
(2)装置连接顺序是：A→____→____→D(填字母)。
探究二 硫酸铜对氢气生成速率的影响
乙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，为此展开探究。
【设计实验】
在锥形瓶中分别放入足量的、等质量的、颗粒大小相同的锌粒，再向分液漏斗中加入由31.5%的稀硫酸、不同体积水、5%的硫酸铜溶液组成的混合液，试剂用量记录如下表：
混合液(试管编号) ① ② ③ ④ ⑤
31.5%的H2SO4溶液/mL 10 V1 10 10 10
5%的CuSO4溶液/mL 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4
蒸馏水/mL 16.4 16.2 16.0 15.8 V2
收集70 mL水所用时间/s 21.20 20.45 19.69 20.49 21.33
(3)表中的V1＝________mL，V2＝________mL。
【分析与结论】
(4)表中________组反应速率最快，原混合液中H2SO4和CuSO4 溶质质量比为________(最简整数比)。(提示：31.5%的H2SO4溶液和5%的CuSO4溶液密度均为1.2 g/mL)。
探究三 锌与硫酸铜溶液反应
丙同学取打磨过的锌片按下表内容进行对比实验：
实验项目 硫酸铜溶液溶质质量分数 是否添加稀硫酸 锌表面产生的现象
① 1.6% 否 黑色物质
② 1.6% 加2滴 红色物质，有极少量的气泡
③ 8% 否 红褐色物质
④ 8% 加2滴 光亮红色物质，有少量的气泡
⑤ 16% 否 红色物质，有极少量的气泡
⑥ 16% 加2滴 光亮红色物质，有较多气泡
【分析与结论】
(5)锌与硫酸铜溶液反应要产生红色的物质，需要的条件是____________________。
(6)根据第⑤组实验判断，硫酸铜溶液可能显________(选填：“酸”、“碱”或“中”)性。
4.某实验小组设计了两组实验，探究常温下KClO3在硫酸溶液中将KI氧化生成I2或者KIO3的影响因素。
知识信息：
Ⅰ.碘单质(I2)在水中溶解度较小，水溶液呈黄色。
Ⅱ.KClO3、KI、KIO3、KCl溶液均为无色。
实验一：硫酸用量对产物的影响
试管编号 ① ② ③ ④
某浓度的KI溶液/(mL) 0.50 0.50 V1 0.50
某浓度的KClO3溶液/(mL) 0.30 V2 0.30 0.30
某浓度的硫酸溶液/(mL) 0 0.25 0.65 0.75
水/(mL) 1.20 0.95 0.55 0.45
实验现象 无色 浅黄色 黄色 无色
(1)在某浓度的硫酸中，KClO3可将KI氧化，生成I2、H2O、K2SO4和物质X，根据质量守恒定律，物质X中一定含有的元素是________。
(2)表中V1＝________、V2＝________。
(3)设计试管①实验的作用是__________________________________。
(4)在试管③中取出少量反应后的溶液加入淀粉溶液显________。
(5)试管④中的KClO3可将KI氧化成含碘的生成物是________，该实验可以得出的结论是__________________________。
实验二：KClO3用量对产物的影响
试管编号 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
某浓度的KI溶液/(mL) 0.50 0.50 0.50 0.50
某浓度的KClO3溶液/(mL) 0.05 0.20 0.25 0.30
某浓度的硫酸溶液/(mL) 0.75 0.75 0.75 0.75
水/(mL) 0.70 0.55 0.50 0.45
实验现象 浅黄色 黄色 浅黄色 ？
(6)对比实验一、二，上表“？”处的实验现象是________________。
(7)若要继续探究，实验三的名称是___________________________________。
5.实验探究一：小明学习了过氧化氢溶液分解知识后，脑洞大开，还想寻找新的催化剂，于是设计了如下探究方案。
【提出问题】红砖粉末能否作为过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，效果如何？
【实验探究】
(1)实验探究一：
实验步骤 实验现象 实验结论及解释
Ⅰ. A中无明显现象，B中产生大量能使带火星木条复燃的气体 ①产生的气体是________； ②红砖粉末能改变过氧化氢分解速率
Ⅱ.向B试管中重新加入5%的过氧化氢溶液，反应停止后过滤、洗涤、干燥、称量滤渣 ①又产生大量能使带火星木条复燃的气体 ②滤渣质量等于a g 红砖粉末的______在反应前后均没有发生变化，能作过氧化氢分解的催化剂
Ⅲ. 两试管中均产生气泡且_________________________ 红砖粉末的催化效果没有二氧化锰粉末好
请写出红砖粉末(成分以Fe2O3表示)催化过氧化氢溶液分解反应的符号表达式____________________。
(2)实验探究二：小明继续探究带火星的木条在不同体积分数氧气中的复燃情况，部分实验数据记录如表：
氧气体积分数(%) 30 40 60 70
带火星的木条 不变 稍亮 复燃 复燃
①根据上述实验数据得出的结论是____________________________。
②在集气瓶中注入占其容积50%的水(如图)，用排水法收集氧气，将瓶内的水排尽，用带火星的木条在该集气瓶中进行实验，推测实验现象并说明理由：______________________________。
③配合实验的小林发现双氧水分解也可用氧化铜(难溶于水)作催化剂。在0.5 g氧化铜中滴加双氧水，反应结束后固体质量为________g。
④请你设计一个实验，证明在双氧水分解反应后，氧化铜化学性质没有发生改变。
步骤 现象 结论
____________ ____________ ____________ ____________ 氧化铜化学 性质没有改变
6.某兴趣小组对KClO3分解反应的催化剂进行研究，在相同的加热条件下，用如图装置完成表中实验：
编号 KClO3质量/g 催化剂 催化剂质量/g 收集50 mL O2所需时间/s
实验1 5 － － 171
实验2 5 MnO2 0.5 49
实验3 5 Fe2O3 0.5 58
实验4 5 KCl 0.5 154
(1)设置实验1的目的是____________。
(2)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是________。
(3)写出KClO3分解的化学方程式：________________________。
(4)由实验1和实验4可知，KCl________(填“有”或“无”)催化作用。维持加热条件不变，用实验1再继续收集50 mL O2，所需时间明显少于171 s，解释原因：____________________________________________。
(5)要比较KClO3分解反应中不同催化剂的催化效果，除了测量收集50 mL O2所需时间外，还可以测量相同时间内______________________________________________________。
(6)下列有关催化剂的描述正确的是________。
A. 某些化学反应可以有多种催化剂
B. 只有分解反应才需要催化剂
C. 催化剂的作用是加快反应速率
D. 催化剂可以增加生成物质量
7.某兴趣小组的同学们在实验室用块状大理石和稀盐酸反应制取CO2并进行了如下探究。
实验一：二氧化碳的制取
图1
(1)实验室制取二氧化碳的发生和收集装置，可选择图1中的________(填序号)，实验室制取二氧化碳的化学方程式为__________________________。
图2
(2)若在图2装置中盛放浓硫酸来干燥二氧化碳气体，则气体应从________(填“a” 或“b”) 端通入。
实验二：实验小组同学在做“大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳”的实验时，发现产生气泡的速率都不相同，并对这一现象展开了探究。
【提出问题】影响产生二氧化碳气体速率的因素有哪些？
【作出猜想】猜想一：稀盐酸的浓度
猜想二：石块中碳酸钙的质量分数
猜想三：石块颗粒大小
【实验设计】为验证上述猜想，同学们设计了如图3所示的实验装置进行探究。将各试管生成的气体分别通入到足量相同体积、相同浓度的氢氧化钠溶液中，称量相同反应时间内各组氢氧化钠溶液增加的质量。
图3
【分析及结论】
①对比A组和B组实验：观察到A组产生气体使氢氧化钠溶液增加的质量小于B组，说明稀盐酸的浓度越高，产生二氧化碳的速率越________。
②对比B组和C组实验：观察到B组产生气体使氢氧化钠溶液增加的质量等于C组，说明产生二氧化碳的速率与石块中碳酸钙的质量分数无关。但有同学指出该组对比实验的结论不合理，写出可能的原因_____________________________________________________。
图4
③对比C组和D组实验：观察到C组产生气体使氢氧化钠溶液增加的质量________D组，说明石块颗粒越小，石块与稀盐酸的接触面积越大，产生二氧化碳的速率越快。
【反思提升】小明同学分别设计了下列3组实验，并通过数字化仪器测量实验中CO2质量随时间变化的关系如图4所示，其中符合曲线B的实验是______(填实验序号)。
①10 g块状大理石＋100 mL溶质质量分数为10%的稀盐酸
②10 g块状大理石＋100 mL溶质质量分数为20%的稀盐酸
③10 g粉末状大理石＋100 mL溶质质量分数为20%的稀盐酸
8.兴趣小组在课外实验中意外发现：将镁条放入Na2CO3溶液中，快速产生较多气泡，有白色沉淀生成。小组同学对此进行了系列探究活动。
探究Ⅰ：反应产生的气体是什么？
【作出猜想】小组同学经查阅资料和讨论，根据化学变化过程中元素不变，且反应物中含有__________三种元素，作出如下猜想：
①氢气；②二氧化碳；③氢气和二氧化碳。
【实验1】取适量镁条、100 mL Na2CO3溶液于反应装置A中，按图1所示方案进行实验。B中石灰水不变浑浊；C处气体燃烧，烧杯内壁有水珠。说明猜想①正确。
图1图2
(1)反应装置A应选用图2中的________(填写序号)。
(2)小组同学讨论认为，上述实验中“烧杯内壁有水珠”作为“反应产生的气体是氢气”的证据不可靠。为使这一证据可靠，且仍能一次性地验证三个猜想，只需在图1所示方案的基础上加以改进完善。你的改进方案是：____________________________________。
探究Ⅱ：快速产生气体的原因是什么？
【查阅资料】镁与水缓慢反应生成氢气；Na2CO3溶液显碱性，其溶液中除Na＋、CO外，还有OH－。
【作出猜想】可能是Na2CO3溶液中的某一种离子促进了镁与水的反应。
图3
【实验2】按图3所示方案进行实验。G、I中缓慢产生气泡，H中快速产生较多气泡，说明是CO而不是Na＋、OH－促进了镁与水的反应。
(1)G中实验的作用是__________________________________________。
(2)试剂X是___________。
探究Ⅲ：反应产生的白色沉淀中是否含有MgCO3
【实验3】取实验1反应生成的沉淀于试管中，加入试剂Y，根据实验现象说明白色沉淀中含有MgCO3。试剂Y及实验现象为______________________________________；该反应的化学方程式为______________________________。
反思交流：有些伟大的发现就是从异常现象中得到启发，通过深入研究而实现的。
9.实验室常用二氧化锰作过氧化氢分解制氧气的催化剂。
【提出问题】催化剂的用量对反应速率是否有影响？
【设计实验】(1)实验装置如图所示。
(2)实验记录：每次用30 mL 10%的过氧化氢溶液，采用不同量的二氧化锰粉末作催化剂进行实验，测定相关数据记录于下表中：
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
二氧化锰用量/g 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
待测数据
【分析】(1)上述实验应该测定的“待测数据”可能是 ；装置中原有的空气对实验是否有干扰？ ，试说明原因： 。
(2)若第2次实验比第3次实验的“待测数据”更 (选填“大”或“小”)，说明催化剂的用量越多，反应越快。
【实验与结果】经多次实验证明，第1次实验至第7次实验中过氧化氢的分解速率依次加快，第7次实验至第10次实验所记录的“待测数据”无明显差异。
【结论】 。
【拓展】(1)实验后对二氧化锰进行回收、称量、发现其质量与反应前相比 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)同一反应可用多种催化剂，为探究不同催化剂的催化效果，小组同学利用控制变量方法，探究氯化铁溶液和硫酸铜溶液对过氧化氢分解的催化效果，实验中的下列变量中，不需控制的是 。
A. 过氧化氢溶液的浓度和体积B. 催化剂的用量与浓度
C. 反应温度D. 反应开始的时间
10.如图“黑面包”实验中，蔗糖(C12H22O11)变黑，体积膨胀，变成疏松的炭，放出有刺激性气味的气体。
【提出问题】改变糖的种类、浓硫酸的体积、水的滴数和温度是否会影响实验效果呢？
【进行实验】分别取5 g糖粉进行实验，根据前 2 min的现象对实验效果进行评分，记录如下：
表1 实验记录
实验 糖 浓硫酸体积/mL 水的滴数 温度/℃ 效果得分
1 蔗糖 4 5 22 65
2 蔗糖 5 10 30 81
3 蔗糖 6 15 50 93
4 冰糖 4 10 50 91
5 冰糖 5 15 22 88
6 冰糖 a 5 30 75
7 葡萄糖 4 15 30 0
8 葡萄糖 5 5 50 0
9 葡萄糖 6 10 22 0
【处理数据】分析表1，计算效果得分均值，结果如下：
表2 效果得分均值
因素 糖 浓硫酸体积/mL
蔗糖 冰糖 葡萄糖 4 5 6
均值 79.7 84.7 0 52.0 56.3 56.0
因素 水的滴数 温度/℃
5 10 15 22 30 50
均值 46.7 57.3 60.3 51.0 52.0 61.3
依据均值推断最佳实验方案，均值越高，效果越好。
【解释与结论】
(1)蔗糖变成黑色的炭，发生了 (填“物理”或“化学”)变化。
(2)推测放出的气体含SO2，从元素守恒角度说明理由：___________________________。
(3)实验6中，a为 mL。
(4)根据表2推断，“黑面包”实验最好选择5 g冰糖、5 mL浓硫酸、 滴水和50 ℃。
【反思与评价】
(5)表2中，22 ℃对应的均值为51.0，计算该值所依据的3个数据分别是 。
(6)综合分析，使实验3的效果得分高于实验4的因素有 。
参考答案
1.(1)Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑ (2)测量排出水的体积，即氢气的体积 f (3)①③(或②④) (4)硫酸越浓反应越快，锌片比锌粒反应快(合理即可)
(5)第1分钟反应慢，因为有氧化膜、污物等覆盖在锌粒的表面；从第2分钟以后，随着反应的进行，硫酸的质量分数减小，反应逐渐变慢(合理即可) (6)可能还受催化剂的影响(合理即可)。实验：取两块相同形状、质量相同的锌粒，在同一温度下，与相同质量、相同浓度的硫酸反应，在一组实验中加入催化剂，实验后可发现加催化剂的一组实验产生氢气较快而没有加催化剂的另一组实验产生氢气较慢(验证猜想合理即可)
2.(1)CaCO3＋2HCl === CaCl2 ＋ H2 O ＋ CO2↑(2)碳酸钙粉末 (3)碳酸钙粉末 相等 【交流评价】(1)1和4(或2和3) (2)控制反应的速率不能太快以便收集CO2 盐酸的浓度越来越小
3. (1)Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑ (2)C B (3)10 15.6 (4)③ 63∶4 (5)硫酸铜溶液达到一定浓度或在一定pH溶液中(或其他合理答案) (6)酸
【解析】(1)锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑。(2)氢气从导管A排出，连接导管C将水从导管B排出，与D连接进而排入量筒，测得量筒中排出水的体积就是收集的氢气的体积。(3)为探究硫酸铜对氢气生成速率的影响，需要控制稀硫酸的体积和质量分数相同，则V1＝10；分析表中数据可知硫酸铜溶液和蒸馏水的体积之和为20 mL，则V2＝15.6。(4)分析表中数据可知第③组收集70 mL水所需时间最短，说明该组反应速率最快；第③组实验中所用稀硫酸中溶质质量为10 mL×1.2 g/mL×31.5%，硫酸铜溶液中溶质质量为4.0 mL×1.2 g/mL×5%，化简后的质量比为63∶4。(5)分析表中数据及相应现象可得锌与硫酸铜溶液反应产生红色物质的条件是硫酸铜溶液达到一定浓度或在一定pH的溶液中。(6)分析第⑤组数据，锌和硫酸铜溶液反应生成了气体，与第②组实验加2滴硫酸后的现象相同，说明硫酸铜溶液可能显酸性。
4. (1)氯(或Cl) (2)0.50 0.30 (3)对照实验(或探究未加酸时是否反应) (4)蓝色 (5)KIO3(或碘酸钾)
硫酸体积增大，KI被氧化的产物不同(合理即可)(6)无色 (7)碘化钾用量对产物的影响
【解析】(1)根据化学反应前后元素种类不变，比较给出的反应物和生成物可知，X中一定含有氯元素。(2)结合实验目的“探究硫酸用量对产物的影响”分析，需控制其他条件不变，改变硫酸溶液浓度，因此V1＝0.50，V2＝0.30。(3)试管①硫酸浓度为0，作用是做对照实验，比较硫酸用量对反应产物的影响。(4)试管③实验现象为“黄色”，结合知识信息内容可知，该黄色溶液为碘的水溶液，根据碘遇淀粉变蓝可知加入淀粉溶液后显蓝色。(5)根据题干信息“氯酸钾可将碘化钾氧化成含碘的生成物”，分析表格内容试管④对应的现象，结合知识信息的内容可知该生成物是碘酸钾；根据四支试管中的现象可知常温下硫酸用量对反应有影响。(6)结合实验二⑧中数据找到实验一中对应信息，可知“？”处的实验现象是无色。(7)根据表格左侧第一列内容以及前面两个实验名称，可知实验三需探究碘化钾用量对产物的影响。
5.. (1)Ⅰ.氧气 Ⅱ.质量和化学性质 Ⅲ.D中产生气泡速率比C中产生气泡速率快 2H2O2 2H2O＋O2↑(2)①能使带火星的木条复燃的不一定是纯氧 ②带火星的木条复燃，因为氧气的浓度达到了使其复燃的纯度 ③ 0.5 ④将反应后的混合物过滤，向盛有该滤渣的试管中重新加入2 mL过氧化氢溶液 试管中有大量气泡冒出，且能使带火星的木条复燃
【解析】(1)过氧化氢分解生成氧气，因此产生的气体是氧气。根据题干信息可知红砖粉末的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化。结合实验结论分析，可知D中产生气泡的速率比C中产生气泡的速率快。过氧化氢在氧化铁的催化作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为2H2O2 2H2O＋O2↑。(2)①分析表格数据可知，能使带火星的木条复燃的不一定是纯氧。②在集气瓶中注入占其容积50%的水后，用排水法收集氧气，将瓶内的水排尽后，瓶内氧气的体积分数约为61%已达到了使带火星木条复燃的纯度，因此观察到带火星的木条复燃。③氧化铜在该反应中是催化剂，其质量和化学性质在反应前后均不变，因此最终所得固体质量仍为0.5 g。④催化剂在反应前后化学性质不变，因此可将反应后的混合物过滤，向盛有该滤渣的试管中重新加入2 mL过氧化氢溶液，观察到试管中有大量气泡冒出，且能使带火星的木条复燃。
6.(1)对照实验 (2)MnO2 (3)2KClO32KCl＋3O2↑(或2KClO32KCl＋3O2↑或2KClO3 2KCl＋3O2↑或2KClO32KCl＋3O2↑) (4)有 随着反应的进行，生成的催化剂KCl越来越多，使反应速率加快 (5)收集的氧气体积 (6)A
7.实验一：(1)BD(或CD) CaCO3＋2HCl=== CaCl2＋H2O＋CO2↑ (2)a 实验二：【分析及结论】①快 ②不能确定两支试管中石块所含碳酸钙的质量分数是否不同 ③小于 【反思提升】②
8.探究Ⅰ：【作出猜想】碳、氢、氧(或C、H、O) 【实验1】(1)D (2)在B和C装置之间增加干燥装置(合理即可) 探究Ⅱ：【实验2】(1)对比(合理即可) (2)氢氧化钠溶液(或NaOH溶液) 探究Ⅲ：【实验3】稀盐酸(或稀硫酸)；有气泡产生 MgCO3＋2HCl === MgCl2＋H2O＋CO2↑(或MgCO3＋H2SO4=== MgSO4＋H2O＋CO2↑，与上一空对应)
9. 【分析】(1)量筒中收集到相同体积水所用时间(或相同时间内量筒中所收集到水的体积) 没有干扰 氧气本身是空气的成分之一，装置中的空气不影响对产生氧气的体积测定 (2)大[或小，与(1)所填对应] 【结论】催化剂的用量在一定范围内对反应速率有影响(合理即可) 【拓展】(1)不变 (2)D
10. (1)化学 (2)浓硫酸中含有硫元素和氧元素，蔗糖中含有氧元素，则生成物中也会有硫元素和氧元素
(3)6 (4)15 (5)65、88、0 (6)浓硫酸的体积和水的滴数
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