《2025年高中总复习优化设计高中化学》

例 2 某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如表所示：

(1)本实验待测数据可以是____，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究____对锌与稀硫酸反应速率的影响。
(2)设计实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是____，写出有关反应的离子方程式：____。

答案： 例2 答案
(1)反应结束所需要的时间(或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间) 硫酸的浓度
(2)探究硫酸铜的质量对反应速率的影响 $\mathrm{Zn}+\mathrm{Cu}^{2+}\longrightarrow\mathrm{Zn}^{2+}+\mathrm{Cu}$，$\mathrm{Zn}+2\mathrm{H}^{+}\longrightarrow\mathrm{Zn}^{2+}+\mathrm{H}_2\uparrow$
解析 实验Ⅰ和实验Ⅱ中，锌的质量和状态相同，硫酸的浓度不同，实验Ⅲ和实验Ⅳ中加入硫酸铜，$\mathrm{Cu}^{2+}$的氧化性强于$\mathrm{H}^{+}$，首先发生反应：$\mathrm{Zn}+\mathrm{Cu}^{2+}\longrightarrow\mathrm{Zn}^{2+}+\mathrm{Cu}$，生成的铜附着在锌表面，在硫酸溶液中构成原电池，加快锌失电子。但是加入的硫酸铜过多，生成的铜会覆盖在锌表面，阻止锌与稀硫酸进一步反应，产生氢气的速率会减慢。
(1)本实验待测数据可以是"反应结束所需要的时间"或"相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间"，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究硫酸的浓度对反应速率的影响。
(2)实验Ⅲ和实验Ⅳ加入的硫酸铜的质量不同，可以探究加入硫酸铜的质量对反应速率的影响。

对点训练 2
某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：

(1)请完成此实验设计，其中：$V_{1}=$2.0，$V_{2}=$3.0。
(2)实验①、②探究的是浓度对化学反应速率的影响，根据上表中的实验数据，可以得到的结论是其他条件不变时，增大(减小)反应物浓度，化学反应速率加快(减慢)。
(3)探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验②、③(填实验编号)。
(4)利用实验①中的数据，计算用$KMnO_{4}$表示的化学反应速率为$0.01\ \mathrm{mol· L^{-1}· min^{-1}}$。

答案： 1. （1）
实验①、②、③中溶液总体积应相同。
实验①中溶液总体积为$3.0 + V_{1}+2.0 + 3.0$，实验②中溶液总体积为$2.0 + 3.0+2.0 + 3.0 = 10.0\ \mathrm{mL}$。
所以$3.0 + V_{1}+2.0 + 3.0 = 10.0$，解得$V_{1}=2.0$；
实验③中溶液总体积也为$10.0\ \mathrm{mL}$，则$2.0 + V_{2}+2.0 + 3.0 = 10.0$，解得$V_{2}=3.0$。
2. （2）
实验①、②温度相同，${H_{2}C_{2}O_{4}}$溶液浓度不同，所以探究的是浓度对化学反应速率的影响。
结论：其他条件不变时，增大（减小）反应物浓度，化学反应速率加快（减慢）。
3. （3）
探究温度对化学反应速率的影响，应保证浓度等其他条件相同，温度不同，所以应选择实验②、③。
4. （4）
实验①中$n({KMnO_{4}})=0.05\ \mathrm{mol· L^{-1}}×3.0×10^{- 3}\ \mathrm{L}=1.5×10^{-4}\ \mathrm{mol}$。
溶液总体积$V = 10.0\ \mathrm{mL}=10.0×10^{-3}\ \mathrm{L}$。
$c({KMnO_{4}})=\frac{n({KMnO_{4}})}{V}=\frac{1.5×10^{-4}\ \mathrm{mol}}{10.0×10^{-3}\ \mathrm{L}} = 0.015\ \mathrm{mol· L^{-1}}$。
$v({KMnO_{4}})=\frac{\Delta c({KMnO_{4}})}{\Delta t}=\frac{0.015\ \mathrm{mol· L^{-1}}}{1.5\ \mathrm{min}} = 0.01\ \mathrm{mol· L^{-1}· min^{-1}}$。
综上，答案依次为：（1）$2.0$；$3.0$ （2）浓度；其他条件不变时，增大（减小）反应物浓度，化学反应速率加快（减慢） （3）②、③ （4）$0.01\ \mathrm{mol· L^{-1}· min^{-1}}$ 。

例 3 (2021·辽宁卷)某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期。下列说法错误的是(B)


A.其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大
B.其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大
C.条件①，反应速率为$0.012mol\cdot L^{-1}\cdot min^{-1}$
D.条件②，降冰片烯起始浓度为$3.0mol\cdot L^{-1}$时，半衰期为$62.5min$

答案： 例3 B 解析 对比①②可知，其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应所需要的时间越短，故反应速率越大，A正确；对比①③可知，其他条件相同时，降冰片烯浓度①是③的两倍，所用时间①也是③的两倍，说明反应速率相等，故反应速率与降冰片烯浓度无关，B错误；条件①中$\Delta c$为$3.0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$，时间为250 min，则反应速率为$\frac{3.0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}}{250\ \mathrm{min}}=0.012\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}\cdot min^{-1}}$，C正确；条件②中降冰片烯起始浓度为$3.0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$时，经过125 min完全消耗，则半衰期为$\frac{125\ \mathrm{min}}{2}=62.5\ \mathrm{min}$，D正确。

对点训练 3
$H_{2}O_{2}$分解速率受多种因素影响。实验测得$70℃$时不同条件下$H_{2}O_{2}$浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(D)

A.图甲表明，其他条件相同时，$H_{2}O_{2}$浓度越小，其分解速率越快
B.图乙表明，其他条件相同时，溶液$pH$越小，$H_{2}O_{2}$分解速率越快
C.图丙表明，少量$Mn^{2+}$存在时，溶液碱性越强，$H_{2}O_{2}$分解速率越快
D.图丙和图丁表明，碱性溶液中，$Mn^{2+}$对$H_{2}O_{2}$分解速率的影响大

答案： 对点训练3 D 解析 A项，浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，错误；B项，$\mathrm{NaOH}$浓度越大，即pH越大，$\mathrm{H_2O_2}$分解速率越快，错误；C项，由图可知，$\mathrm{Mn^{2+}}$存在时，$0.1\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}\ \mathrm{NaOH}$溶液中$\mathrm{H_2O_2}$的分解速率比$1.0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}\ \mathrm{NaOH}$溶液中的快，错误；D项，由图可知，碱性条件下，$\mathrm{Mn^{2+}}$存在时，对$\mathrm{H_2O_2}$分解速率影响大，正确。