全国通用2021高考化学一轮复习第七章化学反应速率与化学平衡微考点55控制变量法探究影响反应速率的因素练习含解析

全国通用2021高考化学一轮复习第七章化学反应速率与化学平衡微考点55控制变量法探究影响反应速率的因素练习含解析

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