知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．回归、改进、拓展教材实验，是高考化学实验考查的常见形式．
I．甲组同学在进行《必修二》实验2-5“Fe³⁺离子在H₂O₂溶液分解实验中的催化作用”时，进行了以下探究．基于目前学过的元素周期表的相关知识，该小组推测了同为第四周期第VIII族的Fe、Co、Ni可能有相似的催化机理．
【查阅资料】：钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域．其中Co_xNi_（1-x）Fe₂O₄（其中Co、Ni均为+2价）也可用作H₂O₂分解的催化剂，具有较高的活性．
（1）写出H₂O₂溶液在Fe³⁺催化下分解的化学方程式 ______ ．
（2）①该催化剂中铁元素的化合价为 ______ ．
②如图表示两种不同方法制得的催化剂Co_xNi_（1-x）Fe₂O₄在10℃时催化分解6%的H₂O₂溶液的相对初始速率随x变化曲线．由图中信息可知： ______ 法制取得到的催化剂活性更高，由此推测Co²⁺、Ni²⁺两种离子中催化效果更好的是 ______ ．

II．乙组同学在进行《选修四》实验2-2“草酸溶液浓度对酸性高锰酸钾溶液褪色时间的影响”时，发现溶液褪色总是先慢后快，该小组设计了如下过程探究其原因：
【查阅资料】KMnO₄溶液氧化H₂C₂O₄的反应历程为（流程中“III”等为Mn的价态）：

【提出假设】假设1：该反应为放热反应
假设2：反应生成的Mn²⁺对该反应有催化作用
假设3：K⁺对该反应有催化作用
【设计、完成实验】
（3）称取 ______ g草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O），配制500mL 0.10mol/L H₂C₂O₄溶液．在上述过程中必须用到的2种定量仪器是托盘天平和 ______
（4）完成探究，记录数据

实验编号	烧杯中所加试剂及用量（mL）				控制条件	溶液褪色时间（s）
实验编号	0.10 mol/L H₂C₂O₄溶液	等浓度 KMnO₄溶液	H₂O	0.50 mol/L 稀硫酸
1	30	20	30	20	\	18
2	30	20	30	20	水浴控制温度65℃	15
3	30	20	30	20	加入少量MnSO₄固体	3.6
4	30	20	x	20	加入5 mL 0.10 mol/LK₂SO₄溶液	18

仔细阅读分析表中数据，回答问题：
x= ______ mL，假设 ______ 成立（填“1”、“2”或“3”）

难度：较易

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2．己知：KI溶液在酸性条件下能被空气中的O₂氧化，反应的离子方程式为：O₂+4I^一+4H⁺=21₂+2H₂O．
（1）某化学小组为探究不同条件对上述反应速率的影响，设计如下实验，完成下表中①和②的内容．
（限选试剂：0．lmol/L硫酸、0.2mol/L硫酸、Imol/L KOH溶液、淀粉溶液）

组别	温度	KI溶液		H₂SO₄溶液		淀粉溶液	实验目的
组别	温度	C（KI）	V	C（H₂SO₄）	V	淀粉溶液	实验目的
1	298K	1mol/L	5mL	0.1mol/L	5mL	3滴	l组和2组探究② ______ 对该反应速率的影响；1组和3组探究反应物浓度对该反应速率的影响
2	308K	1mol/L	5mL	0.1mol/L	5mL	3滴
3	298K	1mol/L	5mL	① ______	5mL	3滴

（2）在上述实验中，三种溶液混合的顺序最合理的是 ______ （选填下列选项）；应记录的内容是 ______
A．先将硫酸溶液与淀粉溶液混合，然后再加入KI溶液
B．先将KI溶液与硫酸溶液混合，然后再加入淀粉溶液
C．先将KI溶液与淀粉溶液混合，然后再加入硫酸溶液
（3）在实验中，发现露置在空气中的KI溶液逐渐变黄色．通过查阅资料知：KI溶液在空气中会生成I₂和KOH．小组同学对该描述有疑问：I₂为何能与KOH共存？为此提出下列假设进行探究：
假设一：常温下，I₂和KOH不反应
假设二：溶液碱性弱，I₂和KOH不反应
假设三：…
请设计实验验证假设二，完成表中的内容

实验方案	预期实验现象与结论
取少量 ______ 于试管中，滴入几滴淀粉溶液，然后逐滴加入 ______ ，观察现象	若 ______ ，则假设二正确

（限选试剂：1mol/L盐酸、1mol/L KOH溶液、碘水、淀粉溶液）

难度：较易

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3．

某温度时，在一个2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示．根据图中数据，试填写下列空白：
（1）该反应的化学方程式为 ______
（2）从开始至2min，Z的平均反应速率为 ______
（3）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下表所示：

实验编号	锌的状态	反应温度/℃	收集100mL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 ______ ，化学反应速率越大；
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： ______ ．

难度：较难

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4．二氧化氯（ClO₂）是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，被称为“第4代消毒剂”．工业上可采用氯酸钠（NaClO₃）或亚氯酸钠（NaClO₂）为原料制备ClO₂．
（1）亚氯酸钠也是一种性能优良的漂白剂，但在强酸性溶液中会发生歧化反应，产生ClO₂气体，离子方程式为 ______ ．向亚氯酸钠溶液中加入盐酸，反应剧烈．若将盐酸改为相同pH的硫酸，开始时反应缓慢，稍后一段时间产生气体速率迅速加快．产生气体速率迅速加快的原因是 ______ ．
（2）化学法可采用盐酸或双氧水还原氯酸钠制备ClO₂．用H₂O₂作还原剂制备的ClO₂更适合用于饮用水的消毒，其主要原因是 ______ ．
（3）电解法是目前研究最为热门的生产ClO₂的方法之一．如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO₂的实验．
①电源负极为 ______ 极（填A或B）．
②写出阴极室发生反应依次为 ______ ．
③控制电解液H⁺不低于5mol/L，可有效防止因H⁺浓度降低而导致的ClO₂^-歧化反应．若两极共收集到气体22.4L（体积已折算为标准状况，忽略电解液体积的变化和ClO₂气体溶解的部分），此时阳极室与阴极室c（H⁺）之差为 ______ ．

难度：较易

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5．己知：KI溶液在酸性条件下能被空气中的O₂氧化，反应的离子方程式为：O₂+4I^-+4H⁺═2I₂+2H₂O．
（I）某化学小组为探究不同条件对上述反应速率的影响，设计如下实验，完成表中①和②的内容．
（限选试剂：0．lmol/L硫酸、0.2mol/L硫酸、1mol/L KOH溶液、淀粉溶液）

组别	温度	KI溶液		H₂SO₄溶液		淀粉溶液	实验目的
组别	温度	c（KI）	V	c（H₂SO₄）	V	淀粉溶液	实验目的
1	298K	1mol/L	5mL	0.1mol/L	5mL	3滴	1组和2组探究② ______ 对该反应速率的影响；1组和3组探究反应物浓度对该反应速率的影响
2	308K	1mol/L	5mL	0.1mol/L	5mL	3滴
3	298K	1mol/L	5mL	①	5mL	3滴

（2）在上述实验中，三种溶液混合的顺序最合理的是 ______ （选填下列选项）；应记录的内容 ______ ．
A．先将硫酸溶液与淀粉溶液混合，然后再加入KI溶液
B．先将KI溶液与硫酸溶液混合，然后再加入淀粉溶液
C．先将KI溶液与淀粉溶液混合，然后再加入硫酸溶液
（3）在实验中，发现露置在空气中的KI溶液逐渐变黄色．通过查阅资料知：KI溶液在空气中会生成I₂和KOH．小组同学对该描述有疑问：I₂为何能与KOH共存？为此提出下列假设进行探究：
假设一：常温下，I₂和KOH不反应
假设二：溶液碱性弱，I₂和KOH不反应
假设三：…
请设计实验验证假设二，完成表中的内容

实验方案	预期实验现象与结论
取少量 ______ 于试管中，滴入几滴淀粉溶液，然后逐滴加入 ______ ，观察现象	若 ______ ，则假设二正确

（限选试剂：1mol/L盐酸、1mol/L KOH溶液、碘水、淀粉溶液）

难度：较易

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6．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：

混合液	A	B	C	D	E	F
4mol•L^-1H₂SO₄/mL	30	V₁	V₂	V₃	V₄	V₅
饱和CuSO₄溶液/mL	0	0.5	2.5	5	V₆	20
H₂O/mL	V₇	V₈	V₉	V₁₀	10	0

（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．
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 ______ ．
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 ______ ．

难度：较易

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7．

（1）某实验小组为了探究影响化学反应速率的因素，进行了稀硫酸与金属铁反应的对照实验，实验数据如下：

实验序号	金属质量 /g	金属状态	c（H₂SO₄） /mol•L^-1	V（H₂SO₄） /mL	反应前溶液温度/℃	金属消失的时间/s
1	0.10	丝	0.5	50	20	500
2	0.10	粉末	0.5	50	20	50
3	0.10	丝	1.0	50	20	125
4	0.10	丝	1.0	50	35	50

对比实验1和3，表明影响化学反应速率的因素是 ______ ；此外，该实验表明影响化学反应速率的因素还有 ______ （说出一种即可）．
（2）用如图原电池装置可加快铁与稀硫酸反应的速率，此装置可以把化学能转化为 ______ 能，其中铁作 ______ （填“负极”或“正极”）．
（3）举出生活中你熟悉的一种电池 ______ ．

难度：较易

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8．某实验小组对H₂O₂的分解做了如下探究：下表是该实验小组研究影响H₂O₂分解速率的因素时
记录的一组数据：用10mL H₂O₂制取150mL（标准状况下）O₂所需的时间（s）

	30%H₂O₂	15%H₂O₂	10%H₂O₂	5%H₂O₂
无催化剂不加热	几乎不反应	几乎不反应	几乎不反应	几乎不反应
无催化剂加热	360	480	t	720
MnO₂催化剂加热	10	25	60	120

（1）①该实验小组在设计方案时，考虑了浓度、 ______ 、 ______ 等因素对H₂O₂分解速率的影响．
上述因素对H₂O₂分解速率的影响分别是： ______
②推测t（s）的范围为 ______ ．
（2）下列有关催化剂的说法中正确的是 ______ （填序号）
A．催化剂不参与反应，反应前后催化剂的性质和质量都不变
B．催化剂在化学反应前后化学性质和质量都不变
C．催化剂能使不起反应的物质发生反应 D．催化剂能改变化学反应速率
E．任何化学反应都需要催化剂 F．催化剂具有高度的选择性（或专一性）
（3）将质量相同但聚集状态不同的MnO₂分别加入15mL 5%的H₂O₂溶液中，并用带火星的木条测试，结果如下：

催化剂MnO₂	操作情况	观察结果	反应完成所需时间
粉末状	混合不振荡	剧烈反应，带火星的木条复燃	3.5min
块状	混合不振荡	反应较慢，火星红亮但木条未复燃	30min

①写出上述实验中发生反应的化学方程式 ______ ．
②实验结果表明，催化剂的催化效果与 ______ 有关．

难度：较易

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9．

目前，汽车厂商常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO₂和N₂，化学方程式如下：2NO+2CO $%20%5Coverset%7B%5Ctext%7B%E5%82%AC%E5%8C%96%E5%89%82%7D%7D%7B%5Crightleftharpoons%7D$ 2CO₂+N₂．为研究如何提高该转化过程反应速率，某课题组进行了以下实验探究．
【资料查阅】①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
②使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响．
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验．
（1）完成以下实验设计表（表中不要留空格）．

实验编号	实验目的	T/℃	NO初始浓度 mol/L	CO初始浓度 mol/L	同种催化剂的比表面积m²/g
Ⅰ	为以下实验作参照	280	6.50×10^-3	4.00×10^-3	80
Ⅱ			6.50×10^-3		120
Ⅲ	探究温度对尾气转化速率的影响	360	6.50×10^-3	4.00×10^-3	80

【图象分析与结论】利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图，如图：
（2）计算第Ⅰ组实验中，达平衡时NO的浓度为 ______ ；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，汽车尾气转化速率 ______ （填“增大”、“减小”、“无影响”）．
（II）随着世界粮食需求量的增长，农业对化学肥料的需求量越来越大，其中氮肥是需求量最大的一种化肥．而氨的合成为氮肥的生产工业奠定了基础，其原理为：N₂+3H₂⇌2NH₃
（1）在N₂+3H₂⇌2NH₃的反应中，一段时间后，NH₃的浓度增加了0.9mol•L^-1．用N₂表示其反应速率为0.15mol•L^-1•s^-1，则所经过的时间为 ______ ；
A．2s         B．3s         C．4s          D．6s
（2）下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率，其中反应最快的是 ______ ；
A．v（H₂）=0.1mol•L^-1•min^-1          B．v（N₂）=0.1mol•L^-1•min^-1
C．v（NH₃）=0.15mol•L^-1•min^-1        D．v（N₂）=0.002mol•L^-1•s^-1．

难度：较易

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10．

某实验小组以H₂O₂分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响．在常温下按照如下方案完成实验．

	分组实验	催化剂
①	10mL 5% H₂O₂溶液	无
②	10mL 2% H₂O₂溶液	无
③	10mL 5% H₂O₂溶液	1mL 0.1mol•L^-1 FeCl₃溶液
④	10mL 5%H₂O₂溶液+少量HCl溶液	1mL 0.1mol•L^-1 FeCl₃溶液
⑤	10mL 5% H₂O₂溶液+少量NaOH溶液	1mL 0.1mol•L^-1 FeCl₃溶液

（1）催化剂能加快化学反应速率的原因是 ______ ．
（2）实验①和②的目的是探究 ______ 对反应速率的影响．
实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论．资料显示，通常条件下H₂O₂稳定，不易分解．为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是 ______ ．
（3）实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图．分析如图能够得出的实验结论① ______ 环境能增大H₂O₂分解的速率；② ______ 环境能减小H₂O₂分解速率．

难度：中等

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