Question

化学实验是研究化学反应的有效方法。

Ⅰ.ClO₂气体是一种高效、广谱、安全的杀菌消毒剂，可用NaClO₃和草酸（H₂C₂O₄）反应制得。无水草酸100℃可以升华。某学习小组用下图装置模拟工业制取收集ClO₂ 。

（1）实验时装置A需在60℃~100℃进行的原因是               ，控制所需温度的方法是                。

（2）电动搅拌棒的作用是                 。装置A中反应产物有Na₂CO₃、ClO₂和CO₂等，该反应的化学方程式为                         。

（3）在装置C中ClO₂和NaOH反应生成等物质的量的两种盐，其中一种盐为NaClO₂ ，写出反应的离子方程式                        。

Ⅱ. 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。

实验编号	反应物	催化剂
①	10 mL 2% H2O2溶液	无
②	10 mL 5% H2O2溶液	无
③	10 mL 5% H2O2溶液	1 mL 0.1 mol·L^－1 FeCl3溶液
④	10 mL 5% H2O2溶液＋少量HCl溶液	1 mL 0.1 mol·L^－1 FeCl3溶液
⑤	10 mL 5% H2O2溶液＋少量NaOH溶液	1 mL 0.1 mol·L^－1 FeCl3溶液

(1)实验①和②的目的是_______________________。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______________________。

(2)实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图：

分析上图能够得出的实验结论是________________________。

Answer

Ⅰ.（1）温度过低，化学反应速率较慢，温度过高草酸升华或分解；（2分）水浴加热（1分）

（2）将反应物充分混合（或充分反应、或使反应物受热均匀）（1分）

2NaClO3+H2C2O4Na2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O；（2分）

（3）2ClO2+2OH－＝ClO3－+ClO2－+H2O（2分）

Ⅱ.（1）探究反应物浓度对化学反应速率的影响（2分）向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中）（2分）（2）碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率（2分）

【解析】

试题分析：Ⅰ.（1）一般来说，升高温度，活化分子的百分数增大，反应速率增大，温度过低，化学反应速率较慢，无水草酸100℃可以升华，温度过高草酸升华或分解，所以实验时装置A需在60℃～100℃进行，反应温度低于水的沸点，用水浴可使反应容器受热均匀，所以反应要用水浴加热；

（2）实验时电动搅拌，能增加反应物的接触机会，将反应物充分混合（或充分反应、或使反应物受热均匀），使反应速率加快，装置A中反应物为NaClO3、H2C2O4，产物有Na2CO3、ClO2和CO2等，Cl（+5→+4），C（+3→+4），根据得失电子守恒和原子守恒，该反应方程式为：2NaClO3 + H2C2O4 Na2CO3 + CO2↑+ 2ClO2↑+ H2O；

（3）NaOH吸收ClO2尾气，生成物质的量之比为1：1的两种阴离子，一种为ClO2-，氧化还原反应规律，另一种离子中Cl元素化合价升高，即为ClO3-，反应的离子方程式为：2ClO2 + 2OH－＝ClO3－+ ClO2－+ H2O。

Ⅱ.（1）实验①和②的浓度不同，则该实验的目的为探究浓度对化学反应速率的影响；为了便于比较，应在相同的条件下利用一个变量来比较，则向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中）；

（2）由图可知，⑤的反应速率最大，④的反应速率最小，结合实验方案可知，碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率。

【考点定位】本题考查影响化学反应速率的因素、物质制备实验方案设计与评价

【名师点晴】该题较好的考查学生实验设计、数据处理、图象分析的综合能力，注意信息的利用。明确实验原理是解答的关键，注意控制变量法的应用。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情景(或题首所给实验目的)并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。