高考化学与化学反应速率与化学平衡有关的压轴题附答案.docx
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高考化学与化学反应速率与化学平衡有关的压轴题附答案
高考化学与化学反应速率与化学平衡有关的压轴题附答案
一、化学反应速率与化学平衡
1.影响化学反应速率的因素很多,某校化学小组用实验的方法进行探究。
实验一:
他们只利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L)。
设计实验方案来研究影响反应速率的因素。
甲同学研究的实验报告如下表
实验步骤
现象
结论
①分别取等体积的2mol/L的硫酸于试管中②
反应速率Mg>Fe,Cu不反应
金属的性质越活泼,反应速率越快
(1)甲同学表中实验步骤②为____________________
(2)甲同学的实验目的是:
在相同的温度下,__________________________________。
实验二:
乙同学为了更精确的研究浓度对反应速率的影响,利用下图所示装置进行定量实验。
(3)乙同学在实验中应该测定的数据是______________。
(4)乙同学完成该实验应选用的实验药品是______________________;该实验中不选用某浓度的硫酸,理由是_________________________。
【答案】分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg研究金属(或反应物)本身的性质与反应速率的关系一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需时间)Mg(或Fe)和0.5mol/L硫酸和2mol/L硫酸常温下Mg与18.4mol/L硫酸反应生成SO2,Fe在18.4mol/L硫酸中钝化
【解析】
【分析】
(1)要比较金属和稀硫酸的反应快慢,则应该使金属的形状和大小都是相同的,即分别投入形状、大小相同的Cu、Fe、Mg;
(2)根据步骤和现象,目的是探究金属(反应物)本身的性质与反应速率的关系;
(3)要定量研究,需要测定一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需要的时间);
(4)浓硫酸和金属反应不能生成氢气,而铜与稀硫酸又不反应,所以选择的药品是Mg(或Fe)、0.5ol/L硫酸和2mol/L硫酸。
常温下Mg与18.4mol/L硫酸反应生成SO2;Fe在18.4mol/L硫酸中钝化。
【详解】
(1)根据表中的信息得出该同学的实验目的是研究反应物本身的性质对反应速率的关系对反应速率的影响,根据表中数据可知,硫酸的浓度相同,不同金属的规格应相同,故答案为:
分别投入大小、形状相同的Al、Fe、Mg;
(2)根据表中的信息可知该同学的实验目的是研究反应物本身的性质对反应速率的关系对反应速率的影响,故答案为:
研究金属(或反应物)本身的性质与反应速率的关系;
(3)乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响,根据速率公式可知应该测定的实验数据是测定一定时间产生气体的体积或测定产生一定体积的气体所需时间,故答案为:
一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需时间);
(4)由题意可知实验中应选用的实验药品是金属和酸,因浓硫酸和铁发生钝化现象而影响判断,所以完成该实验应选用的实验药品是Mg(或Fe)和0.5mol/L、2mol/L的硫酸;常温下,浓硫酸能够使Fe钝化,Mg发生氧化还原反应不生成氢气,而生成二氧化硫,不能判断影响化学反应速率的因素,故答案为:
Mg(或Fe)和0.5mol/L、2mol/L的硫酸;常温下Mg与18.4mol/L硫酸反应生成SO2,Fe在18.4mol/L硫酸中钝化。
2.硫代硫酸钠俗称保险粉,实验室用SO2通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中来制备硫代硫酸钠。
(1)用图2所示装置制取Na2S2O3,其中盛放Na2SO3固体的玻璃仪器名称是____________,三颈烧瓶中发生反应的化学方程式______________。
(2)保险粉样品中Na2S2O3·5H2O的纯度(质量分数)可通过氧化还原滴定法测定,相关反应方程式为2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6。
准确称取Wg样品于锥形瓶中,用适量蒸馏水溶解,并滴加淀粉溶液作指示剂。
用0.1000mol·L-1碘的标准溶液进行滴定。
请回答:
①到达滴定终点的标志_______________。
②滴定起始和终点的液面位置如图3,则消耗碘的标准溶液体积为____mL,产品的纯度为______________(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)。
③若滴定时振荡不充分,刚看到溶液局部变色就停止滴定,则会使样品中Na2S2O3·5H2O的纯度的测量结果___________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(3)某研究小组以硫代硫酸钠与硫酸反应来探究外界条件对反应速率的影响,设计实验如下:
下列有关说法不正确的是__________________
A.该同学在实验中采用的研究方法是实验比较法
B实验①和②探究其他条件不变时Na2S2O3浓度对相关反应速率的影响
C.实验①和③溶液变浑浊的时间相同
D.其他条件不变时,探究温度对化学反应速率的影响,应选择实验③和⑤
【答案】蒸馏烧瓶2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2溶液变为蓝色,且30s内不恢复原色18.10
偏低CD
【解析】
【分析】
(1)根据仪器的结构和性能确定盛放Na2SO3固体的玻璃仪器名称;三颈烧瓶中发生的反应是SO2通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中生成硫代硫酸钠;
(2)①用配制的碘溶液滴定硫代硫酸钠,利用碘单质遇淀粉变蓝指示反应终点;
②终点读数与起点读数之差为消耗碘的标准溶液体积,根据方程式计算;
③局部变色就停止滴定,消耗标准溶液体积偏小,测定结果偏低;
(3)A.采取控制变量法对比实验探究外界条件对反应速率的影响;
B.实验①、②的温度相等,c(H2SO4)相等,c(Na2S2O3)不相等,故实验①、②是探究浓度对化学反应速率的影响;
C.实验①、③的温度相等,c(Na2S2O3)相等,c(H2SO4)不相等,反应速率不相等;
D.实验③、⑤温度不相等,c(H2SO4)和c(Na2S2O3)也均不相等。
【详解】
(1)盛放Na2SO3固体的玻璃仪器是蒸馏烧瓶,三颈烧瓶中SO2通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中生成硫代硫酸钠时发生反应的化学方程式为2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2;
(2)①用配制的碘溶液滴定硫代硫酸钠,滴入最后一滴碘的标准溶液,溶液变为蓝色,且30s内不恢复原色,说明反应到达终点;
②终点读数为18.10mL,起点读数为0.00mL,故消耗碘的标准溶液体积为18.10mL,
设Na2S2O3•5H2O的纯度为x,则:
2Na2S2O3•5H2O~2Na2S2O3~I2
2Mg1mol
Wxg18.10×10-3L×0.1000mol•L-1
故2Mg:
Wxg=1mol:
18.10×10-3L×0.1000mol•L-1,解得x=
%;
③局部变色就停止滴定,消耗标准溶液体积偏小,会使样品中Na2S2O3•5H2O的纯度的测量结果偏低;
(3)A.采取控制变量法对比实验探究外界条件对反应速率的影响,故A正确,
B.实验①、②的温度相等,c(H2SO4)相等,c(Na2S2O3)不相等,故实验①、②是探究浓度对化学反应速率的影响,故B正确;
C实验①、③的温度相等,c(Na2S2O3)相等,c(H2SO4)不相等,③中c(H2SO4)较大,反应速率较快,变浑浊时间较短,故C错误;
D探究温度对化学反应速率的影响,应保证物质的浓度相等,而实验③、⑤温度不相等,c(H2SO4)和c(Na2S2O3)也均不相等,实验②、④中c(H2SO4)和c(Na2S2O3)均相等,但温度不等,故实验②、④是探究温度对化学反应速率的影响,故D错误;
故答案为CD。
3.某化学探究小组为研究影响化学反应速率的因素,进行了如下探究实验。
根据实验内容完善下列实验报告。
(1)该实验的目的为_________________________。
(2)该实验过程中用到的玻璃仪器有_________________________。
(3)过程体验
实验内容
实验现象
实验结论
(1)将两块一样大小的镁条、铁片分别同时加入等体积的0.5mol.L-1的盐酸中。
①与盐酸反应产生气泡的速率快。
影响化学反应速率大小的内因为___②________。
(2)将等体积等浓度(3mol.L-1)的盐酸两份分别同时加入盛有等质量的块状碳酸钙及粉末状碳酸钙的试管中。
③状CaCO3与盐酸反应产生气泡的速率快。
参加反应的固体物质颗粒④,与其他反应物的接触面积⑤____,化学反应速率越快。
(3)分别将两块同样大小的铁片同时加入等体积不同浓度(3mol.L-1、5mol.L-1、)的盐酸中.
铁片与__⑥__盐酸反应产生气泡的速率快。
反应物的浓度__⑦___,化学反应速率越快。
(4)分别将两块同样大小的铁片放入盛有等体积0.5mol.L-1盐酸的甲乙两试管中,再将甲试管用酒精灯加热,对比观察现象。
⑧(填“甲”或“乙”)试管中产生气泡多且快。
温度____⑨______,化学反应速率越快。
【答案】探究影响化学反应速率的因素试管、胶头滴管镁条反应物本身的性质粉末越小越大5mol/L越大甲越高
【解析】
【分析】
(1)据题干所给信息“某化学探究小组为研究影响化学反应速率的因素”解答;
(2)该实验主要是试管实验,需要试管和胶头滴管;
(3)影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质,另外外界的温度、反应物浓度、气体的压强、外加催化剂以及固体的接触面积对反应速率也有影响,据此解答。
【详解】
(1)为研究影响化学反应速率的因素进行的探究实验,所以实验目的为:
探究影响化学反应速率的因素。
故答案为探究影响化学反应速率的因素;
(2)实验在试管中进行,需要胶头滴管滴加液体,所以用到的玻璃仪器有试管、胶头滴管;
(3)实验
(1),镁比铁活泼,与同浓度的盐酸反应,镁反应速率快,得到的实验结论为:
影响化学反应速率大小的内因为反应物本身的性质。
实验
(2)固体的接触面积越大反应速率越快,则粉末状CaCO3与盐酸反应产生气泡的速率快;得到的实验结论为参加反应的固体物质颗粒越小,与其他反应物的接触面积越大,化学反应速率越快。
实验(3)反应物浓度越大反应速率越快,则铁片与5mol/L盐酸反应产生气泡的速率快;得到的结论为反应物的浓度越大,化学反应速率越快。
实验(4)温度越高反应速率越快,则甲的反应速率高,得到的结论为温度越高,化学反应速率越快。
【点睛】
控制变量法探究影响化学反应速率的因素:
影响化学反应速率的因素有多种,在探究相关规律时,需要控制其他条件不变,只改变某一个条件,探究这一条件对反应速率的影响。
变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力,因而在这几年高考试题中有所考查。
解答此类题时,要认真审题,清楚实验目的,弄清要探究的外界条件有哪些。
然后分析题给图表,确定一个变化的量,弄清在其他几个量不变的情况下,这个变化量对实验结果的影响,进而总结出规律。
然后再确定另一个变量,重新进行相关分析。
4.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
10mL2%H2O2溶液
无
②
10mL5%H2O2溶液
无
③
10mL5%H2O2溶液
1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液
④
10mL5%H2O2溶液+少量HCl溶液
1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液
⑤
10mL5%H2O2溶液+少量NaOH溶液
1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液
(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是_______________________________。
(2)常温下5%H2O2溶液的pH约为6,H2O2的电离方程式为_____________________。
(3)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_______________________。
(4)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__________________________。
【答案】
(1)降低了活化能
(2)H2O2
H++HO2-
(3)探究浓度对反应速率影响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)
(4)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
【解析】
分析:
(1)催化剂改变反应的途径,降低反应所需的活化能;(3)实验①和②的浓度不同;为了便于比较,应在相同的条件下利用一个变量来比较;(4)由图可知,⑤的反应速率最大,④的反应速率最小,以此来解答。
详解:
(1)催化剂改变反应的途径,降低反应所需的活化能,从而加快反应速率,故答案为降低了反应的活化能;
(2)H2O2的电离方程式为H2O2
H++HO2-;(3)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);(4)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。
点睛:
本题考查影响化学反应速率的因素,较好的考查学生实验设计、数据处理、图象分析的综合能力,题目难度中等,注意信息的利用即可解答。
5.某小组拟用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液的反应(此反应为放热反应)来探究“条件对化学反应速率的影响”,并设计了如下的方案记录实验结果(忽略溶液混合体积变化)。
限选试剂和仪器:
0.20mol/LH2C2O4溶液、0.010mol/LKMnO4溶液(酸性)、蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴槽。
物理量
编号
V(0.20mol/LH2C2O4溶液)/mL
V(蒸馏水)/mL
V(0.010mol/L酸性KMnO4溶液)/mL
m(MnSO4)/g
T/℃
乙
①
2.0
0
4.0
0
50
②
2.0
0
4.0
0
25
③
1.5
a
4.0
0
25
④
2.0
0
4.0
0.1
25
回答下列问题:
(1)KMnO4溶液用_______酸化(填名称);写出上述反应的离子方程式:
________________;当有2molKMnO4被还原时,生成的CO2的体积(标况下)为______;电子转移为_____mol;
(2)上述实验①②是探究____________对化学反应速率的影响;上述实验②④是探__________对化学反应速率的影响。
若上述实验②③是探究浓度对化学反应速率的影响,则a为______________;表格中的“乙”填写t/s,其测量的是__________________。
(3)实验①中对“乙”重复测量三次,所得数值分别13.6,13.5,13.4。
忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=___________
(4)已知实验①50℃时c(MnO4-)~反应时间t的变化曲线如图。
若保持其他条件不变,请在坐标图中,画出实验②25℃时c(MnO4-)~t的变化曲线示意图_______。
【答案】稀硫酸;2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O224L10温度催化剂0.5溶液褪色所需时间5.0×10-4mol·L-1·s-1
【解析】
【分析】
(1)因为高锰酸钾具有强氧化性,反应中高锰酸钾为氧化剂,草酸为还原剂;
(2)当探究某一种因素对反应速率的影响时,必须保持其他影响因素一致;
(3)实验①中草酸过量,高锰酸钾完全反应;
(4)25℃时反应速率小于50℃时,所以高锰酸根离子的浓度变化比50℃时小。
【详解】
(1)因为高锰酸钾具有强氧化性,酸性高锰酸钾是用稀硫酸酸化的,H2SO4、KMnO4与H2C2O2发生反应,KMnO4被还原为MnSO4,化合价降低5价,H2C2O2被氧化为CO2,每个C原子的化合价升高1价,1个H2C2O2升高2价,则高锰酸钾与草酸计量数之比为2:
5,根据原子守恒配平可得:
5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4═10CO2↑+2MnSO4+K2SO4+8H2O;由方程式可知当有2molKMnO4被还原时,反应转移10mol电子,生成10molCO2,标况下体积为224L,故答案为:
稀硫酸;5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4═10CO2↑+2MnSO4+K2SO4+8H2O;224;10;
(2)当探究某一种因素对反应速率的影响时,必须保持其他影响因素一致,通过比较实验①②的反应条件可知,实验①②可探究温度对反应速率的影响;其他条件相同,④中加了MnSO4固体,锰离子对该反应起催化作用,则②④探究的是催化剂对反应速率的影响;实验②③中的H2C2O4溶液的加入体积不同,故要探究H2C2O4溶液浓度不同对反应速率的影响,但反应体积溶液的总体积需相同,故应加入蒸馏水来确保溶液的总体积均为6.0mL,则a的值为0.5;要准确描述反应速率的快慢,必须准确测得溶液褪色时间的长短,故要测量的物理量是溶液褪色的时间,故答案为:
温度;催化剂;0.5;溶液褪色所需时间;
(3)实验①中草酸的物质的量为0.20mol/L×0.002L=0.0004mol,高锰酸钾的物质的量为0.010mol/L×0.004L=0.00008mol,草酸和高锰酸钾的物质的量之比为:
0.0004mol:
0.00008mol=5:
1,显然草酸过量,高锰酸钾完全反应,混合后溶液中高锰酸钾的浓度为0.00008mol/0.006L=2/3×0.010mol/L,反应时间为(13.6+13.5+13.4)s/3=13.5s,则v(KMnO4)=(2/3×0.010mol/L)/13.5s≈5.0×10-4mol·L-1·s-1,故答案为:
5.0×10-4mol·L-1·s-1;
(4)25℃时反应速率小于50℃时,所以高锰酸根离子的浓度变化比50℃时小,反应需要的时间大于50℃条件下需要的时间,据此画出25℃时c(MnO4-)~t的变化曲线示意图为:
,故答案为:
。
【点睛】
本题考查了影响反应速率的因素的探究,考查氧化还原滴定原理与应用、探究影响速率的因素、对实验数据的处理等,理解实验原理是解题的关键,应注意的是当探究某一种因素对反应速率的影响时,必须保持其他影响因素一致。
6.某研究性学习小组为了探究醋酸的电离情况,进行了如下实验。
[实验一]配制并标定醋酸溶液的浓度
取冰醋酸配制250mL0.2mol·L-1的醋酸溶液,用0.2mol·L-1的醋酸溶液稀释成所需浓度的溶液,再用NaOH标准溶液对所配醋酸溶液的浓度进行标定。
回答下列问题:
(1)配制250mL0.2mol·L-1醋酸溶液时需要用到的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、________和________。
(2)为标定某醋酸溶液的准确浓度,用0.2000mol·L-1的NaOH溶液对20.00mL醋酸溶液进行滴定,几次滴定消耗NaOH溶液的体积如下:
实验序号
1
2
3
4
消耗NaOH溶液的体积(mL)
20.05
20.00
18.80
19.95
则该醋酸溶液的准确浓度为________(保留小数点后四位)。
[实验二]
探究浓度对醋酸电离程度的影响
用pH计测定25℃时不同浓度的醋酸的pH,结果如下,回答下列问题:
醋酸浓度
(mol·L-1)
0.0010
0.0100
0.0200
0.1000
0.2000
pH
3.88
3.38
3.23
2.88
2.73
(3)从表中的数据,还可以得出另一结论:
随着醋酸浓度的减小,醋酸的电离程度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)根据表中数据,可以得出醋酸是弱电解质的结论,你认为得出此结论的依据是:
______。
[实验三]探究温度对醋酸电离程度的影响
(5)请你设计一个实验完成该探究,请简述你的实验方案:
___________________________________。
【答案】胶头滴管250mL容量瓶0.2000mol·L-1增大0.0100mol·L-1醋酸的pH大于2或醋酸稀释10倍时,pH的变化值小于1(或其他合理答案)用pH计(或pH试纸)测定相同浓度的醋酸在几种不同温度时的pH
【解析】
【分析】
实验一:
(1)根据仪器的用途选取仪器,用胶头滴管定容,用250mL容量瓶配制溶液,
(2)根据NaOH的体积,第3次数据显然误差较大,舍去;
实验二:
(1)以0.1000mol/L、0.0100mol/L醋酸为例,设0.1000mol/L的醋酸溶液体积为1L,将其稀释至0.0100mol/L,体积变为10L,两溶液中H+的物质的量分别为:
10-2.88mol、10-2.38mol,可见溶液变稀,电离出的H+的物质的量增大;
【详解】
实验一:
(1)根据仪器的用途选取仪器,用胶头滴管定容,用250mL容量瓶配制溶液,答案为:
胶头滴管;250mL容量瓶;
(2)根据NaOH的体积,第3次数据显然误差较大,舍去;另外三次所用NaOH平均体积为:
mL=20.00mL,则氢氧化钠溶液平均浓度:
=0.2000mol/L,答案为:
0.2000mol/L;
实验二:
(1)以0.1000mol/L、0.0100mol/L醋酸为例,设0.1000mol/L的醋酸溶液体积为1L,将其稀释至0.0100mol/L,体积变为10L,两溶液中H+的物质的量分别为:
10-2.88mol、10-2.38mol,可见溶液变稀,电离出的H+的物质的量增大,说明醋酸的电离程度增大,答案为:
增大;
(2)看每次测量值,H+浓度远小于醋酸的浓度,说明醋酸不完全电离;联系起来看,浓度为0.1000mol/L、0.0100mol/L及0.0010mol/L的醋酸,pH变化值小于1,所以醋酸是弱电解质,答案为:
0.0100mol/L醋酸的pH大于2或醋酸稀释10倍时,pH的变化值小于1;
实验三:
探究温度对醋酸的电离程度的影响,应控制其他条件相同,只有温度存在差异的醋酸溶液,H+浓度有差异,能够对溶液中H+浓度区分度较好的仪器是pH计,答案为:
用pH计(或pH试纸)测定相同浓度的醋酸在几种不同温度时的pH。
7.金属镍具有较高的经济价值,工业上采用一定方法处理含镍废水使其达标排放并回收镍。
某电镀废水中的镍主要以NiR2络合物形式存在,在水溶液中存在以下平衡:
NiR2(aq)
Ni2+(aq)+2R-(aq)(R-为有机物配体,K=1.6×10-14)
(1)传统的“硫化物沉淀法”是向废水中加入Na2S,使其中的NiR2生成NiS沉淀进而回收镍。
①该反应的离子方程式为_________。
②NiS沉淀生成的同时会有少
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