高考化学压轴题之化学反应速率与化学平衡高考题型整理突破提升及答案解析.docx
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高考化学压轴题之化学反应速率与化学平衡高考题型整理突破提升及答案解析
高考化学压轴题之化学反应速率与化学平衡(高考题型整理,突破提升)及答案解析
一、化学反应速率与化学平衡
1.某化学兴趣小组在一次实验探究中发现,向草酸溶液中逐滴加入酸性高锰酸钾溶液时,溶液褪色先慢后快,即反应速率由小变大。
小组成员为此“异常”现象展开讨论,猜想造成这种现象的最可能原因有两种,并为此设计实验进行探究验证。
猜想Ⅰ:
此反应过程放热,温度升高,反应速率加快;
猜想Ⅱ:
……。
(实验目的)探究草酸与高锰酸钾反应的速率变化“异常”原因
(实验用品)仪器:
试管、胶头滴管、量筒、药匙、玻璃棒等;
试剂:
0.1mol/LH2C2O4溶液、0.05mol/LKMnO4(硫酸酸化)溶液等。
请你根据该兴趣小组的实验探究设计思路,补充完整所缺内容。
(1)草酸(H2C2O4,弱酸)与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为
(2)要完成对猜想Ⅰ的实验验证,至少还需要一种实验仪器是
(3)猜想Ⅱ可是:
___________________
要设计实验验证猜想Ⅱ,进行该实验还要补充一种试剂及一种仪器,分别是
(4)基于猜想Ⅱ成立,设计方案进行实验,请完成以下实验记录表内容。
试管A
试管B
加入试剂
实验现象(褪色时间)
结论
猜想Ⅱ正确
【答案】
(1)5H2C2O4+2MnO42—+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O
(2)温度计(3)生成的Mn2+对该反应有催化作用,加快反应速率;MnSO4(s)和秒表
(4)基于猜想Ⅱ成立,设计方案进行实验,请完成以下实验记录表内容。
试管A
试管B
加入试剂
2mL0.1mol/LH2C2O4溶液、1mL0.05mol/L酸性KMnO4
2mL0.1mol/LH2C2O4溶液、1mL0.05mol/L酸性KMnO4,少量MnSO4(s)
实验现象(褪色时间)
褪色较慢
褪色较快
结论
猜想Ⅱ正确
(加入试剂时只要A试管与B试管所加的0.1mol/LH2C2O4溶液、0.05mol/L酸性KMnO4体积相等即给分。
)
【解析】
试题分析:
猜想II:
影响反应速率的因素有浓度、压强、温度和催化剂,而草酸与高锰酸钾溶液发生反应:
5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O,溶液褪色先慢后快,即反应速率由小变大,反应物是溶液,无气体,故不能是反应物的浓度和压强对反应速率产生的影响,则只能是生成的产物又做了此反应的催化剂,加快了反应速率,故答案为生成的Mn2+在反应中起到催化剂的作用,加快了反应速率;
(1)草酸中的碳元素被在酸性条件下能被高锰酸钾溶液氧化为CO2,高锰酸根能被还原为Mn2+,根据得失电子数守恒来配平可得离子方程式为:
5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O;
(2)由于猜想I是认为可能是由于反应放热导致体系温度升高而加快了反应速率,故应测量反应前和反应开始后一段时间的温度变化,则还缺少温度计;
(3)猜想II是认为生成的Mn2+在反应中起到催化剂的作用,由于Cl-也能使高锰酸钾溶液褪色,故为了避免Cl-的干扰,故应补充MnSO4固体,通过测量溶液褪色的时间的长短来验证猜想,则还需的仪器是秒表;
(4)要通过对比实验来验证猜想Ⅱ,则实验B和实验A的试剂的选择应除了MnSO4固体不同,其他均应相同,故试管B内加入的试剂是在试管A试剂的基础上多加了MnSO4(s),由于结论是猜想II成立,则试管B的褪色时间应该比试管A的更快,故答案为
试管A
试管B
加入试剂
2mL0.1mol/LH2C2O4溶液、1mL0.05mol/L酸性KMnO4
2mL0.1mol/LH2C2O4溶液、1mL0.05mol/L酸性KMnO4,少量MnSO4(s)
实验现象(褪色时间)
褪色较慢
褪色较快
结论
猜想Ⅱ正确
2.为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如图1、2所示的实验。
请回答相关问题。
(1)定性分析:
如图1可通过观察_______,定性比较得出结论。
有同学提出将FeCl3改为0.05mol/LFe2(SO4)3更为合理,其理由是_______。
(2)定量分析:
如图2所示,实验时均生成40mL气体,其它可能影响实验的因素均已忽略。
实验中需要测量的数据是_________。
(3)加入0.10molMnO2粉末于50mLH2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图3所示。
①写出H2O2在二氧化锰作用下发生反应的化学方程式________________。
②实验时放出气体的总体积是________mL。
③A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为:
___>___>___>___。
解释反应速率变化的原因___________________。
④H2O2的初始物质的量浓度是___________(请保留两位有效数字)。
【答案】产生气泡的快慢消除阴离子不同对实验的干扰产生40mL气体所需的时间2H2O2
2H2O+O2↑60DCBA随着反应的进行,H2O2浓度减小,反应速率减慢0.11mol/L
【解析】
【详解】
⑴该反应中产生气体,所以可根据生成气泡的快慢判断;氯化铁和硫酸铜中阴阳离子都不同,无法判断是阴离子起作用还是阳离子起作用;硫酸钠和硫酸铜阴离子相同,可以消除阴离子不同对实验的干扰,答案为:
两支试管中产生气泡的快慢;消除阴离子不同对实验的干扰;
⑵仪器名称分液漏斗,检查气密性的方法:
关闭分液漏斗的活塞,将注射器活塞向外拉出一段,过一会后看其是否回到原位;该反应是通过生成气体的反应速率分析判断的,所以根据v=
知,需要测量的数据是产生40ml气体所需要的时间,答案为:
分液漏斗,关闭分液漏斗的活塞,将注射器活塞向外拉出一段,过一会后看其是否回到原位;产生40ml气体所需要的时间。
⑶从曲线的斜率可排知,反应速率越来越小,因为反应速率与反应物浓度成正比,随着反应的进行,反应物浓度逐渐降低,反应速率逐渐减小;
①在二氧化锰作催化剂条件下,双氧水分解生成水和氧气,反应方程式为:
2H2O2
2H2O+O2↑;
②根据图象知,第4分钟时,随着时间的推移,气体体积不变,所以实验时放出气体的总体积是60mL;
③根据图象结合v=
知,A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D>C>B>A;
反应速率与反应物浓度成正比,随着反应的进行,反应物浓度逐渐降低,反应速率逐渐减小,
④设双氧水的物质的量为x,
2H2O2
2H2O+O2↑
2mol22.4L
x0.06L
x=
=0.0054mol,
所以其物质的量浓度=
=0.11mol·L-1,故答案为0.11mol·L-1.
3.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。
请回答下列问题:
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有__________________________________;
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是____________________________;
(3)实验室中现有
、
、
、
等4中溶液,可与实验中
溶液起相似作用的是______________________________________;
(4)要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措旌有________(答两种);
(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。
将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。
①请完成此实验设计,其中:
V1=______,V6=______,V9=______;
②该同学最后得出的结论为:
当加入少量
溶液时,生成氢气的速率会大大提高。
但当加入的
溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。
请分析氢气生成速率下降的主要原因________________________________________________________
【答案】Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成铜锌原电池,加快了氢气产生的速率Ag2SO4升高反应温度、适当增加硫酸的浓度(答案合理即可)301017.5当加入一定量的硫酸铜后,生成的单质铜会沉积在锌的表面,降低了锌与溶液的接触面积
【解析】
【详解】
(1)在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应:
CuSO4+Zn===ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。
(2)由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了CuZn原电池,大大加快了生成氢气的反应速率。
(3)只要是比锌的金属性弱的金属都可以与锌组成原电池,都可以加快生成氢气的反应速率,故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。
(4)要加快生成氢气的反应速率,还可以采取如下措施:
升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。
(5)①因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响,故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同,则硫酸溶液的体积均取 30mL,根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20mL,可以求得V6=10mL,V9=17.5mL。
②由于析出的铜的量较多,会覆盖在锌的表面,使得锌与稀硫酸接触面积大大减小,故反应速率反而减慢。
4.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。
5.(10分)“碘钟”实验中,3I-+S2O82-=I3-+2SO42-的反应速率可以用I3-与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。
某探究性学习小组在20℃进行实验,得到的数据如下表:
实验编号
①
②
③
④
⑤
c(I-)/mol·L-1
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c(S2O82-)/mol·L-1
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t1
回答下列问题:
(1)该实验的目的是。
(2)显色时间t1=。
(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律,若在40℃下进行编号③对应浓度的实验,显色时间t2的范围为(填字母)。
A.<22.0sB.22.0~44.0sC.>44.0sD.数据不足,无法判断
(4)通过分析比较上表数据,得到的结论是。
【答案】研究反应物I﹣与S2O82﹣的浓度对反应速率的影响29.3A反应速率与反应物起始浓度乘积成正比
【解析】
(1)观察表格数据:
进行了5组实验,随c(I-)、c(S2O82-)的不同,反应所需的时间不同,故该实验的目的是研究反应物I-与S2O82-的浓度对反应速率的影响;
(2)比较①、②、⑤三组实验数据:
c(S2O82-)相同,c(I-)增大两倍,反应所需的时间就减小两倍,则c(I-)增大三倍,反应所需的时间就减小三倍,故t1=88.0/3=29.3s;
(3)升温,反应速率加快,则反应所需的时间减少,故t2<22.0s;
(4)由①、②、⑤,得:
反应时间与c(I-)成反比、反应速率与c(I-)成正比,
由②、③,得:
反应时间与c(S2O82-)成反比、反应速率与c(S2O82-)成正比,
故得到的结论是化学反应速率与反应物起始浓度乘积成正比显色时间与反应物起始浓度乘积成反比;
6.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现反应条件不同,反应速率不同。
请回答下列问题:
(1)在用稀硫酸与锌制氢的实验中,加入少量下列物质可加快氢气生成速率的是_____(填序号)
A.Na2SO4溶液B.MgSO4溶液C.SO3D.CuSO4溶液
(2)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列的实验:
将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的容器中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。
请完成此实验设计,其中:
V1=____mL,V6=______mL。
该同学最后得出的结论为:
当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高,但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。
请分析速率下降的主要原因__________。
(3)该同学为探究其它因素对锌与稀硫酸反应速率的影响,又做了以下实验,记录数据如下,回答下列问题:
①由实验可推知,反应物的总能量_______产物的总能量(填“<”、“>”或“=”)。
②实验2和5表明,______对反应速率有影响。
③实验4和5表明,______对反应速率有影响,能表明同一规律的实验还有_________(填实验序号)。
④本实验中影响反应速率的其他因素还有________。
【答案】CD3010当加入一定量的硫酸铜后,生成的单质铜会沉积在锌的表面,降低了锌与溶液的接触面积>浓度固体表面积1和2温度
【解析】
(1)在用稀硫酸与锌制氢气的实验中,加入Na2SO4溶液,减小了硫酸的浓度,使速率减小,故A错误;B、加入MgSO4溶液,减小了硫酸的浓度,使速率减小,故B错误;C、通入SO3相当于加入了硫酸,增大了硫酸的浓度,加快了化学反应速率;D、加入CuSO4溶液,锌为活泼金属,发生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,置换出铜,与锌形成原电池反应,化学反应速率加快;故选CD;
(2)研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响要求硫酸的量不变,所以V1=30,分析可以看出为了消除硫酸的物质的量浓度不同引起的误差,所以加入的硫酸铜和水的体积和要求一样为20mL,所以V6=10,加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高,但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。
请分析氢气生成速率下降的主要原因是当加入一定量的硫酸铜后,生成的单质铜会沉积在锌的表面,降低了锌与溶液的接触面积;
(3)①从表中看出,反应后的温度高于反应前的温度,说明这是一个放热反应,即反应物的总能量大于产物的总能量;
②实验2和5表明只要硫酸的物质的量浓度不同,是为了探究浓度对反应速率的影响;
③实验4和5、1和2,都是为了探究固体表面积对反应速率的影响,粉末反应的时间短,说明固体表面积越大,反应速率越快;
④由于这是一个放热反应,所以温度也是影响本实验的反应速率的因素之一。
7.某化学小组利用硫代硫酸钠进行了相关的实验。
Ⅰ.已知:
Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,某同学探究影响硫代硫酸钠与稀硫酸反应速率的因素时,设计了如下系列实验:
实验序号
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(mol/L)
V/mL
c/(mol/L)
V/mL
①
20
10.0
0.10
10.0
0.50
0
②
40
V1
0.10
V2
0.50
V3
③
20
V4
0.10
4.0
0.50
V5
(1)该实验①、②可探究温度对反应速率的影响,因此V1=V2=________,V3=_______;
(2)若V4=10.0,V5=6.0,则实验①、③可探究__________对反应速率的影响。
Ⅱ.利用反应:
I2+2Na2S2O3Na2S4O6+2NaI可定量测定硫代硫酸钠(Mr=158)的纯度,现在称取wg硫代硫酸钠固体样品,配成250mL的溶液,取25.00mL置于锥形瓶中,加入指示剂,用amol/L的碘水滴定,消耗碘水bmL,则:
(3)滴定应选择的指示剂是_________,滴定终点的现象为____________________
________________________。
(4)对于该滴定实验的有关操作或误差分析正确的是____________。
a.滴定前,要用对应装入的溶液润洗锥形瓶和滴定管
b.滴定过程中,标准液滴到锥形瓶外,
会使所测得的结果偏大
c.滴定开始时滴定管尖嘴有气泡,滴定结束后气泡消失,测得纯度将偏小
d.滴定前仰视读数而滴定结束时平视读数,则所测得的纯度将会偏小
(5)样品中硫代硫酸钠纯度的表达式为____________。
【答案】Ⅰ.
(1)10.0(1分)0(1分)
(2)浓度(2分)
Ⅱ.(3)淀粉(2分)溶液刚好出现蓝色,且半分钟不褪去(2分)
(4)bd(2分)(5)
×100%(2分)
【解析】
试题分析:
Ⅰ、
(1)由表中所给数据可知:
实验①、②温度不同故实验①、②则是探究温度对反应速率影响,则V1=10.0ml,V2=10.0ml;V3=0ml;
(2)实验①、③温度相同,所取稀硫酸量不同,故实验①、③则是探究浓度对反应速率影响;
Ⅱ、(3)淀粉遇碘变蓝,故应用淀粉作指示剂;滴定终点现象为:
溶液刚好出现蓝色,且半分钟不褪去;
(4)a、锥形瓶不应润洗,若用待装液润洗,则会导致消耗碘水体积偏大,故所配溶液浓度偏大,a项错误;b.滴定过程中,标准液滴到锥形瓶外,则会导致所读体积偏大,会使所测结果偏大,b正确;c.滴定管在滴定开始时尖嘴有气泡,滴定完成后气泡消失,则会使消耗溶液体积偏大,故会使最终结果偏高,c错误;d.滴定前仰视读数而滴定结束时俯视读数,则会导致滴定所读数据偏小,故会导致所得结果偏低,d正确;答案选bd;
(5)由题中所给数据可知样品中硫代硫酸钠纯度的表达式为
×100%。
考点:
考查外界条件对反应速率影响及滴定实验探究
8.已知将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合,无反应发生。
若再加入双氧水,将发生反应H2O2+2H++2I-═2H2O+I2,且生成I2立即与试剂X反应而被消耗.一段时间后,试剂X将被反应生成I2完全消耗.由于溶液中I-继续被H2O2氧化,生成I2与淀粉作用,溶液立即变蓝.因此,根据试剂X量、滴入双氧水至溶液变蓝所需时间,即可推算反应H2O2+2H++2I-═2H2O+I2反应速率。
下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录(各实验均在室温条件下进行):
编号
往烧杯中加入的试剂及其用量(mL)
催化剂
溶液开始变蓝时间(m
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