Question

(1)用某種方法制得的碳納米管中常含有雜質——碳納米顆粒。這種碳納米顆粒可用氧化氣化法除去，其反應體系有反應物、生成物共七種：C、CO₂、H₂SO₄、K₂Cr₂O₇、K₂SO₄、Cr₂(SO₄)₃、H₂O。

①寫出該反應的化學方程式：___________________________________________________；

②上述反應中生成0.1 mol還原產物時，轉移電子的物質的量是_________________mol；

③由單質與氧氣反應生成11 g上述反應中的氧化產物時，放出熱量98.375 kJ，寫出相應的熱化學方程式：_______________________________________________________________。

(2)控制變量是科學研究中的重要研究方法，其基本思路是，在實驗研究中人為只改變一個因素(調節變量)，其他因素保持相同，觀察測定因調節變量改變而改變的因素(因變量)，從而分析得到研究結論。中學化學中應用控制變量的方法研究問題的例子很多。請分析或設計：

①在研究濃度對化學反應速率的影響時，教材安排了利用Na₂S₂O₃與H₂SO₄反應的一組對照實驗(Na₂S₂O₃+H₂SO₄Na₂SO₄+S↓+SO₂↑+H₂O)。

燒杯編號	加3%Na2S2O3溶液體積(mL)	加H2O體積(mL)	加(體積比為1∶20)H2SO4溶液體積(mL)	所需時間(s)
1	5	5	2
2	7	3	2
3	10	0	2

在三個燒杯(底部有黑色“+”字標記)內分別加入表中所示體積的三種液體，攪拌并開始計時，到出現渾濁使燒杯底部“+”字看不見時停止計時。比較所需時間，得出濃度對化學反應速率影響的結論。實驗中，溫度和反應體系中硫酸濃度是保持相同的因素，調節變量是_________________，因變量是_________________。

②運用控制變量原理設計實驗，利用純堿溶液探究溫度對鹽的水解的影響，簡述實驗方法：

__________________________________。

Answer 1

(1)①3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄=3CO₂↑+2Cr₂(SO₄)₃+2K₂SO₄+8H₂O

②0.6   ③C(s)+O₂(g)CO₂(g)；ΔH=-393.5 kJ/mol

(2)①Na₂S₂O₃溶液濃度 所需時間

②取三支試管各放同濃度同體積的純堿溶液，滴1—2滴酚酞試液，第一支不加熱，第二支加熱至t₁℃，第三支加熱至t₂℃，觀察三支試管中溶液的顏色深淺，溫度越高，顏色越深，說明堿性越強，則水解程度越大。(其他合理答案均可，例如不同溫度下測定同濃度純堿溶液的pH等)

解析：(1)由題意，C在反應中是還原劑，則反應物中還需要氧化劑K₂Cr₂O₇，結合還原產物判斷，H₂SO₄在反應中提供酸性環境，該反應的化學方程式為：

3C+2K₂Cr₂O₇+8H₂SO₄3CO₂↑+2K₂SO₄+2Cr₂(SO₄)₃+8H₂O

書寫熱化學方程式時，一要標明各物質狀態，二要注意ΔH與方程式計量數一致。

(2)①實驗中直接改變的是Na₂S₂O₃溶液和H₂O的體積，但目的是通過改變反應物濃度來影響反應速率，故調節變量是Na₂S₂O₃溶液濃度，因變量是所需時間。

②要探究溫度對鹽的水解的影響，就應該控制溶液的濃度，體積相等，然后在不同的溫度下實驗，測定水解程度大小。