ACT科学:如何在化学中找到实验设计

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例子问题

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问题65:化学

可逆化学反应的速率取决于许多因素,包括反应物和生成物的浓度、温度以及被称为催化剂的酶的存在。在正向反应中,两种反应物结合形成一种产物。然而,在逆反应中,生成物被分解成两种反应物。

为了使正向反应发生,在试管中移动的反应物必须在物理上相互作用。反应物相互作用越频繁,在相同的时间内生成的产物就越多。反应物结合成产物的速度(反应速率)可以用反应中产生的化学物质的量(通常以摩尔为单位)除以产生该化学物质所需的时间来计算。

为了确定反应物和生成物的浓度、温度以及催化剂的存在对反应速率的影响,一位科学家研究了以下反应:

科学家改变了实验条件,测量了反应速率。结果如表1所示。浓度的单位是摩尔每升。

Table_1

在进一步的实验中,科学家不再使用5摩尔或10摩尔的酸性covertase,而是使用20摩尔。反应的预期速率是多少?

可能的答案:

160

120

80

40

正确答案:

160

解释

使用表1和实验2和3,我们可以看到,加倍的摩尔酸转化酶的速度加倍。因此,用20mol而不是10mol,我们可以看到速率翻倍,80到160 mol / l / s。

问题66:化学

可逆化学反应的速率取决于许多因素,包括反应物和生成物的浓度、温度以及被称为催化剂的酶的存在。在正向反应中,两种反应物结合形成一种产物。然而,在逆反应中,生成物被分解成两种反应物。如果反反应进行得很快,那么产物形成的总速率就会降低。

为了使正向反应发生,在试管中移动的反应物必须在物理上相互作用。反应物相互作用越频繁,在相同的时间内生成的产物就越多。反应物结合成产物的速度(反应速率)可以用反应中产生的化学物质的量(通常以摩尔为单位)除以产生该化学物质所需的时间来计算。

为了确定反应物和生成物的浓度、温度以及催化剂的存在对反应速率的影响,一位科学家研究了以下反应:

科学家改变了实验条件,测量了反应速率。结果如表1所示。浓度的单位是摩尔每升。

Table_1

为什么HCl的摩尔数加倍会降低HCl的生成速率?

可能的答案:

酸转化酶已失去活性

无法确定

酸转化酶将盐酸转化为H+和Cl-

没有更多的H+或Cl-可以被转化

正确答案:

酸转化酶将盐酸转化为H+和Cl-

解释

这篇文章帮助我们理解酶的作用是将反应物转化为产物,再将产物转化为反应物。根据表1,当启动反应的HCl的摩尔数加倍时(实验1和实验7),我们看到反应速率降低了50%。根据文章中所包含的信息,HCl生产速率的下降是由于一些HCl被驱动回H+和Cl-,这是合理的,其中说,“如果反向反应以快速的速度进行,产品形成的总体速率将会降低。”

问题61:化学

可逆化学反应的速率取决于许多因素,包括反应物和生成物的浓度、温度以及被称为催化剂的酶的存在。在正向反应中,两种反应物结合形成一种产物。然而,在逆反应中,生成物被分解成两种反应物。

为了使正向反应发生,在试管中移动的反应物必须在物理上相互作用。反应物相互作用越频繁,在相同的时间内生成的产物就越多。反应物结合成产物的速度(反应速率)可以用反应中产生的化学物质的量(通常以摩尔为单位)除以产生该化学物质所需的时间来计算。

为了确定反应物和生成物的浓度、温度以及催化剂的存在对反应速率的影响,一位科学家研究了以下反应:

科学家改变了实验条件,测量了反应速率。结果如表1所示。浓度的单位是摩尔每升。

Table_1

根据表1,将使用的H+的量减半会如何改变反应的速率?

可能的答案:

减少4倍

增加两倍

增加4倍

减少2倍

正确答案:

减少2倍

解释

对比表1中的实验1和实验4,我们可以看到,反应中使用的H+的摩尔数每减少一半,反应速率就会降低两倍(即减半)。

问题68:化学

可逆化学反应的速率取决于许多因素,包括反应物和生成物的浓度、温度以及被称为催化剂的酶的存在。在正向反应中,两种反应物结合形成一种产物。然而,在逆反应中,生成物被分解成两种反应物。

为了使正向反应发生,在试管中移动的反应物必须在物理上相互作用。反应物相互作用越频繁,在相同的时间内生成的产物就越多。反应物结合成产物的速度(反应速率)可以用反应中产生的化学物质的量(通常以摩尔为单位)除以产生该化学物质所需的时间来计算。

为了确定反应物和生成物的浓度、温度以及催化剂的存在对反应速率的影响,一位科学家研究了以下反应:

科学家改变了实验条件,测量了反应速率。结果如表1所示。浓度的单位是摩尔每升。

Table_1

这篇文章暗示,使用的Cl-的物质的量翻倍会:

可能的答案:

反应速度加倍

反应速率的三倍

反应速率没有变化

四倍的反应速度

正确答案:

四倍的反应速度

解释

使用表1并比较实验1和实验6,我们可以看到,使用两倍摩尔的Cl-将使反应速率从10倍增加到40倍。

例子问题1:如何在化学中找到实验设计

可逆化学反应的速率取决于许多因素,包括反应物和生成物的浓度、温度以及被称为催化剂的酶的存在。在正向反应中,两种反应物结合形成一种产物。然而,在逆反应中,生成物被分解成两种反应物。

为了使正向反应发生,在试管中移动的反应物必须在物理上相互作用。反应物相互作用越频繁,在相同的时间内生成的产物就越多。反应物结合成产物的速度(反应速率)可以用反应中产生的化学物质的量(通常以摩尔为单位)除以产生该化学物质所需的时间来计算。

为了确定反应物和生成物的浓度、温度以及催化剂的存在对反应速率的影响,一位科学家研究了以下反应:

科学家改变了实验条件,测量了反应速率。结果如表1所示。浓度的单位是摩尔每升。

Table_1

由表1可知,酸转化酶的作用必须是:

可能的答案:

增加反应速率

降低反应速率

提高反应温度

没有足够的信息来确定

正确答案:

增加反应速率

解释

根据文章和表1,我们可以看到,在实验2和实验3中,酸转化酶摩尔的增加有助于提高反应速率。此外,在实验1和实验2之间,我们看到酸转化酶的加入使反应速率提高了4倍。因此,酸转化酶的作用一定是提高反应速率。

示例问题70:化学

米利金油滴实验是科学史上最重要的实验之一。它被用来确定宇宙的一个基本常数,电子上的电荷。由于他的工作,罗伯特·米利金在1923年获得了诺贝尔物理学奖。

Millikin使用了如图1所示的实验设置。他打开一室油,使其进入相邻的均匀电场中。一旦陷阱门打开,油滴就会沉入电场,但随后立即被电场中存在的电力悬浮起来。

图1:

Millikin

通过确定需要多少力来抵消将油滴向下拉的重力,米利金能够确定电力。图2描述了这一点。

利用这些信息,他能够计算出电子的确切电荷。通过改变一些条件,如在仪器中制造真空,可以对实验进行修改。

图2:

Millikin_drop

当水滴完全悬浮时,向上的总力等于向下的总力。因为米利金知道仪器中的电场、空气阻力、下落的质量和重力加速度,所以他能够解出下面的方程:

表1总结了在悬浮油滴上发现的电荷。米利金正确地得出结论,计算出的电荷都必须是电子基本电荷的倍数。一个假设的油滴含有一些由于失去电子而产生的净电荷,而这个净电荷不可能小于单个电子所带的电荷。

表1:

审判#

电量以库仑计算(C)

真空使用?

1

1.602176487 x 108

没有

2

1.602176487 x 10-2

是的

3.

1.602176487 x 106

没有

4

1.602176487 x 104

是的

油滴所经历的电力将直接随油滴上电荷的大小而变化。一位科学家正在用两种不同的实验仪器测量两种不同的液滴,但每一种液滴都处于完全悬浮状态,不动。1号的净电荷比2号的大。总合力的大小:

可能的答案:

第1点或第2点可能更大

第1点比第2点大吗

第2点比第1点大吗

在第1点上更大,但在第2点上更大

两滴都一样吗

正确答案:

两滴都一样吗

解释

这个问题指出两个液滴都是悬浮的,不移动。因此,两个水滴受到的力必须相等。

例子问题1:如何在化学中找到实验设计

一名研究人员正在研究巨型森林蚂蚁的嗅觉(与气味相关的)感官,Camponotus牡蛎.研究人员把120只蚂蚁放在一个三室的房间里。该细胞的一端是浸泡在生理盐水溶液中的棉球,另一端是浸泡在葡萄糖溶液中的棉球。蚂蚁被放在中间并计时15分钟。它们在细胞中的初始和最终位置被记录下来(见表1)。研究者的原假设表明,蚂蚁在三个室中的分布将彼此相等。换句话说,葡萄糖溶液不会有任何影响,昆虫的分布也不会有明显的差异。

表1

分布

研究人员决定进行一项被称为卡方独立性检验的统计检验来解释实验结果。检验通过利用观察值和期望值计算卡方统计量进行分布(见表2)。如果卡方检验统计量的和高于临界值,则可以拒绝原假设。这表明昆虫的分布不是随机的,所讨论的变量对受试者有明显的影响。通过确定自由度来计算临界值,在本实验中自由度等于研究中的类别数减一,然后在桌子上找到合适的数字(见表3)。本实验中有三个可能的类别:葡萄糖端、对照端(有盐水溶液浸泡的棉球)和室的中间部分。

表2

Chi_square

表3

Crit_value

本研究的目标生物是什么?

可能的答案:

Tapinoma melanocephalum

Harpegnathos saltator

Protomognathus也

Camponotus牡蛎

正确答案:

Camponotus牡蛎

解释

文章第一段指出,研究的目标生物是蚂蚁物种Camponotus牡蛎.研究人员试图研究蚂蚁对葡萄糖食物来源的嗅觉反应。这一点得到了文章的支持。

例子问题2:如何在化学中找到实验设计

在消化过程中,食物中的能量转化为身体可以利用的能量。科学家使用量热法实验来测量食物在消化或燃烧时所提供的卡路里或能量。

关系式用来求热传递能是由,在那里是物质的质量,给定的比热容,和是材料温度的变化。

在这个实验中,食物在一个装有200毫升水的罐子里用本生灯燃烧。水的温度变化和食物的质量变化可以用来确定四种不同食物的卡路里。

表1给出了食物的质量变化值、水的温度变化值和能量变化值。表2显示了其中三种食物的能量质量比。

表1

烤花生花生饼干芝士泡芙

水温度初始值23.9℃33.2℃40.3℃53.9℃

水温度。30.0°c 40.9°c 55.9°c 62.8°c

食物质量0.69 g 0.61 g 3.21 g 1.22 g

食品质量总决赛0.38 g 0.21 g 0.91 g 0.48 g

能源1.22 Cal 1.54 Cal 3.12 Cal 1.78 Cal

表2

样品能量质量比(Cal/g)

1 1.36

2 3.93

3 2.40

这个实验中的受控变量是什么?

可能的答案:

食物的初始质量

水的比热容

水的初始温度

食物的比热容

正确答案:

水的比热容

解释

水的比热容是这组中唯一不变的,因为四种样品中都使用了相同的水。根据表1中的值,所有其他条件都发生了变化。此外,在水中保持恒定的比热容对于通过这种方法找到食物中的卡路里是必不可少的。

例子问题3:如何在化学中找到实验设计

在消化过程中,食物中的能量转化为身体可以利用的能量。科学家使用量热法实验来测量食物在消化或燃烧时所提供的卡路里或能量。

关系式用来求热传递能是由,在那里是物质的质量,给定的比热容,和是材料温度的变化。

在这个实验中,食物在一个装有200毫升水的罐子里用本生灯燃烧。水的温度变化和食物的质量变化可以用来确定四种不同食物的卡路里。

表1给出了食物的质量变化值、水的温度变化值和能量变化值。表2显示了其中三种食物的能量质量比。

表1

烤花生花生饼干芝士泡芙

水温度初始值23.9℃33.2℃40.3℃53.9℃

水温度。30.0°c 40.9°c 55.9°c 62.8°c

食物质量0.69 g 0.61 g 3.21 g 1.22 g

食品质量总决赛0.38 g 0.21 g 0.91 g 0.48 g

能源1.22 Cal 1.54 Cal 3.12 Cal 1.78 Cal

表2

样品能量质量比(Cal/g)

1 1.36

2 3.93

3 2.40

根据表1中的信息,为了计算食物样本的能量,必须测量哪些变量?

可能的答案:

食物质量的变化和水温度的变化

食物样本质量的变化

水的质量和温度的变化

只改变水的温度

正确答案:

食物质量的变化和水温度的变化

解释

根据给定的计算热能的公式,必须测量水的热容、材料的质量变化和材料的温度变化。但是,因为水的热容是一致的,所以不影响不同热量测量的测量。此外,由于食物样品的热量变化必须近似等于食物样品由于接近而引起的温度变化,因此只需要知道水的温度变化和食物样品的质量变化。这个答案也在实验描述中给出了。

问题4:如何在化学中找到实验设计

一个学生想做一个实验,测试气体的压力和它所占体积之间的关系。为了进行这个实验,学生将一种特定类型的气体放在一个可以改变压力的密封室中,并可以使其体积适应其中的气体。该燃烧室也调整到不断变化的压力,这样温度(也有影响气体体积)不改变。获得的数据如下:

Chart_1

根据文章中的信息,哪些变量是常量?

可能的答案:

气体的温度和种类

箱体尺寸

温度,气体类型和气体室的大小

温度

气体类型

正确答案:

气体的温度和种类

解释

正确的答案是温度和气体的类型。虽然从技术上讲,气体的类型不会改变实验的结果,但在文章中仍然明确表示,气体的类型是不变的。温度也是如此。虽然腔室保持不变,但在文本中指出,腔室调整到气体,使其适应于其中的气体体积。这意味着腔室的形状不会保持不变,因此在每次试验中都会发生变化。因此,我们可以排除包括“腔体形状”在内的任何答案,而选择包含温度和气体类型作为恒定变量的答案。

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