2022届高考化学一轮复习 微题型55 控制变量法探究影响反应速率的因素（解析版）

这是一份2022届高考化学一轮复习 微题型55 控制变量法探究影响反应速率的因素（解析版），共9页。试卷主要包含了某恒容密闭容器中进行反应，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

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20 mL 4 ml·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 ℃，20 mL 3 ml·L－1的x溶液
B．20 ℃，30 mL 2 ml·L－1的x溶液
C．20 ℃，10 mL 5 ml·L－1的x溶液
D．10 ℃，10 mL 2 ml·L－1的x溶液
2．(2019·贵阳模拟)在一密闭容器中充入1 ml H2和1 ml I2，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1 ml H2(g)，反应速率一定加快
B．保持容器容积不变，向其中加入1 ml N2(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1 ml N2(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1 ml H2(g)和1 ml I2(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＝a kJ·ml－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．10～15 min内反应速率小于15～20 min的反应速率，P为升高温度
B．10～20 min内反应速率小于20～40 min的反应速率，P为减小SO3的浓度
C．10～15 min内反应速率大于40～50 min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．(2020·安徽省含山中学月考)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下，碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图所示。下列说法不正确的是( )
A．盐酸的浓度越大，腐蚀速率越快
B．钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度相等时，腐蚀速率最小
C．碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而增大，说明反应速率不与c(H＋)成正比
D．对比盐酸和硫酸两条曲线，可知Cl－也可能会影响碳素钢的腐蚀速率
5．(2020·辽宁省实验中学东戴河分校高二月考)生物浸出是用细菌等微生物从固体中浸出金属离子，有速率快、浸出率高等特点。氧化亚铁硫杆菌是一类在酸性环境中加速Fe2＋氧化的细菌，其浸出ZnS矿机理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．浸出过程中不需要补充铁盐
B．温度越高，ZnS浸出速率越快
C．反应Ⅱ的方程式为2Fe3＋＋ZnS===Zn2＋＋2Fe2＋＋S
D．理论上反应Ⅰ中每消耗3.36 L O2(标准状况)可浸出19.5 g Zn2＋
6．(2020·四川省新津中学高二月考)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：
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
7．(2021·简阳市阳安中学高二月考)下列说法正确的是( )
A．使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)
B．FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同
C．探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时，应用以下操作顺序：先将两种溶液混合并计时，再用水浴加热至设定温度，测反应速率
D．探究催化剂对H2O2分解速率的影响：在相同条件下，向一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O，向另一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液，观察并比较实验现象
8．(2020·北京延庆期中)某同学在实验室研究锌与酸的反应，实验数据如下：
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 ml·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)。
9．(2020·安徽省含山中学月考)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2Oeq \\al(2－,7)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)。
测得实验①和②溶液中的Cr2Oeq \\al(2－,7)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＋)＝________ ml·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Cr2Oeq \\al(2－,7)的浓度可用仪器测定]
10.(2020·怀仁市第一中学高二月考)KI溶液在酸性条件下能与氧气反应。现有以下实验记录，回答下列问题：
(1)该反应的离子方程式为_______________________________________________________。
(2)该实验的目的是探究________对反应速率的影响。
(3)实验试剂除了1 ml·L－1 KI溶液、0.1 ml·L－1 H2SO4溶液外，还需要的指示剂是________。实验仪器除了试管、试剂瓶、胶头滴管、温度计外，还需要的仪器是________。
(4)上述实验操作中除了需要(3)的条件外，还必须控制不变的是________(填字母)。
A．温度 B．指示剂的浓度
C．试剂的用量(体积) D．试剂添加的顺序
(5)若要进行酸性强弱对反应速率的影响的探究实验，你会采取的措施是________________________________________________________________________。
11．碘在科研与生活中有重要作用，某兴趣小组用0.20 ml·L－1 KI、0.4%淀粉溶液、0.20 ml·L－1 K2S2O8、0.010 ml·L－1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知：S2Oeq \\al(2－,8)＋2I－===2SOeq \\al(2－,4)＋I2(慢)
I2＋2S2Oeq \\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq \\al(2－,6)(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，S2Oeq \\al(2－,3)与S2Oeq \\al(2－,8)初始的物质的量需满足的关系为n(S2Oeq \\al(2－,8))∶n(S2Oeq \\al(2－,3))________________。
(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：
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________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案精析
1．C 2.A 3.A 4.C
5．B [根据总反应：O2＋4H＋＋2ZnS===2S＋2Zn2＋＋2H2O可知浸出过程中不需要补充铁盐，A正确；温度过高，会导致氧化亚铁硫杆菌的蛋白质发生变性，而降低浸出速率，B错误；由图中转化可知反应Ⅱ的方程式为2Fe3＋＋ZnS===2Fe2＋＋S＋Zn2＋，C正确；由O2＋4H＋＋2ZnS===2S＋2Zn2＋＋2H2O可知，理论上反应Ⅰ中每消耗标准状况下3.36 L O2，其物质的量是n(O2)＝eq \f(3.36 L,22.4 L·ml－1)＝0.15 ml，则可浸出Zn2＋的物质的量是n(Zn)＝2n(O2)＝0.15 ml×2＝0.30 ml，则浸出Zn2＋的质量m(Zn2＋)＝0.30 ml×65 g·ml－1＝19.5 g，D正确。]
6．A [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。]
7．D [催化剂能降低反应的活化能从而改变反应速率，但不能改变反应的反应热，故A错误；不同的催化剂的催化效果不一定相同，所以同等条件下二者对H2O2分解速率的改变不一定相同，故B错误；该实验要求开始时温度相同，然后改变温度，探究温度对反应速率的影响，应先分别水浴加热硫代硫酸钠溶液、硫酸溶液到一定温度后再混合，若是先将两种溶液混合后再用水浴加热，随着热量的散失，测得的反应速率偏低，故C错误；探究催化剂对H2O2分解速率的影响时，只有催化剂不同，其他因素必须完全相同，这两个实验中其它因素完全相同，只有催化剂不同，所以可以探究催化剂对双氧水分解速率的影响，故D正确。]
8．(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 ml·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。
9．(1)20 20 (2)Cr2Oeq \\al(2－,7)＋3H2C2O4＋8H＋===6CO2↑＋2Cr3＋＋7H2O (3)溶液pH对该反应的速率有影响 eq \f(2c0－c1,t1)
(4)Al3＋起催化作用 SOeq \\al(2－,4)起催化作用
(5)
解析 (1)为控制变量，保证Cr2Oeq \\al(2－,7)、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Cr2Oeq \\al(2－,7)＋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＋)＝eq \f(2c0－c1,t1) ml·L－1·min－1。(4)起催化作用的成分可能是Al3＋起催化作用、SOeq \\al(2－,4)起催化作用。
10．(1)4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O (2)温度 (3)淀粉溶液 秒表 (4)BCD (5)保持其他实验条件不变，采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验
解析 (1)在酸性溶液中氧气把碘离子氧化为单质碘，该反应的离子方程式为4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O。(2)根据表中数据分析，该实验目的是探究温度对反应速率的影响。(3)为测定显色时间，产物中有碘单质生成，还需要的试剂是淀粉溶液，实验现象为无色溶液变蓝色；由于需要测定显色时间，实验仪器除了试管、试剂瓶、胶头滴管、温度计外，还需要的仪器是秒表。(4)设计实验必须保证其他条件不变，只改变一个条件，才能得到准确的结论，还必须控制不变的是指示剂的浓度、试剂的用量(体积)和试剂添加的顺序，故答案为BCD。(5)若要进行酸性强弱对反应速率的影响的探究实验，采取的措施应该是保持其他实验条件不变，采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验。
11．(1)>1∶2 (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 72 s(或54 s～72 s) (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S2Oeq \\al(2－,8)＋2I－===2SOeq \\al(2－,4)＋I2(慢)，后发生反应I2＋2S2Oeq \\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq \\al(2－,6)(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，得关系式为eq \f(10,7.5)＝eq \f(t1,54)，时间t1大约是72 s。
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 ml·L－1
10 mL
0.40 ml·L－1
5 mL
1 mL
40 s
②
20℃
0.10 ml·L－1
10 mL
0.80 ml·L－1
5 mL
1 mL
21 s
③
50℃
0.10 ml·L－1
10 mL
0.40 ml·L－1
5 mL
1 mL
5 s
④
80℃
0.10 ml·L－1
10 mL
0.40 ml·L－1
5 mL
1 mL
未见蓝色
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 ml·L－1
50 mL
500 s
2
0.10 g
粉末
0.5 ml·L－1
50 mL
50 s
3
a g
颗粒
1.0 ml·L－1
50 mL
125 s
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
_______
_______
实验方案
(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论
实验编号
①
②
③
④
⑤
温度/℃
30
40
50
60
70
显色时间/s
160
80
40
20
10
实验序号
试剂体积V/mL
显色时间t/s
K2S2O8溶液
KI
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
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Cr2Oeq \\al(2－,7)浓度大于实验①中Cr2Oeq \\al(2－,7)浓度则假设一成立，若Cr2Oeq \\al(2－,7)浓度相同，则假设一不成立