历年高考化学易错题汇编化学反应速率与化学平衡练习题含详细答案.docx
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历年高考化学易错题汇编化学反应速率与化学平衡练习题含详细答案
2020-2021历年高考化学易错题汇编-化学反应速率与化学平衡练习题含详细答案
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.SO2是常见的大气污染物,燃煤是产生SO2的主要原因。
工业上有多种方法可以减少SO2的排放。
(1)往煤中添加一些石灰石,可使燃煤过程中产生的SO2转化成硫酸钙。
该反应的总化学方程式是___________________________________。
(2)可用多种溶液做燃煤烟气中SO2的吸收液。
①分别用等物质的量浓度的Na2SO3溶液和NaOH溶液做吸收液,当生成等物质的量NaHSO3时,两种吸收液体积比V(Na2SO3):
V(NaOH)=_________________。
②NaOH溶液吸收了足量的SO2后会失效,可将这种失效的溶液与一定量的石灰水溶液充分反应后过滤,使NaOH溶液再生,再生过程的离子方程式是_________________。
(3)甲同学认为BaCl2溶液可以做SO2的吸收液。
为此甲同学设计如下实验(夹持装置和加热装置略,气密性已检验)。
反应开始后,A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成;B中有白色沉淀。
甲同学认为B中白色沉淀是SO2与BaCl2溶液反应生成的BaSO3,所以BaCl2溶液可做SO2吸收液。
乙同学认为B中的白色沉淀是BaSO4,产生BaSO4的原因是:
①A中产生的白雾是浓硫酸的酸雾,进入B中与BaCI2溶液反应生成BaSO4沉淀。
②________________________________________________。
为证明SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀,乙同学对甲同学的实验装置做了如下改动并实验(夹持装置和加热装置略,气密性已检验):
反应开始后,A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成;B、C试管中除了有气泡外,未见其它现象;D中红色褪去。
③试管B中试剂是__________________溶液;滴加浓硫酸之前的操作是____________________。
④通过甲、乙两位同学的实验,得出的结论是______________________________。
【答案】2CaCO3+2SO2+O2
2CaSO4+2CO21:
2Ca2++OH-+HSO3-=CaSO3↓+H2OA中产生的SO2与装置内空气中的O2进入B中与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀饱和NaHSO3打开弹簧夹,通入N2,一段时间后关闭弹簧夹SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀,不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液
【解析】
【分析】
浓硫酸和亚硫酸钠固体反应可以生成二氧化硫,由于反应放热,浓硫酸有可能挥发,进入B中,和BaCl2溶液反应生成BaSO4白色沉淀,不能确定B中产生的白色沉淀是硫酸和BaCl2反应产生的BaSO4还是二氧化硫和BaCl2反应生成的BaSO3,所以要先除去可能存在的硫酸,需要通过饱和亚硫酸氢钠溶液,既不吸收二氧化硫,又可以除去硫酸,然后再通入BaCl2溶液中,若产生白色沉淀,则证明BaCl2溶液可以吸收二氧化硫,若不产生白色沉淀,则证明BaCl2溶液不可以吸收二氧化硫,实验结果是除去了硫酸后BaCl2溶液中没有产生沉淀,所以得出结论:
SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀,不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液。
【详解】
(1)在高温下石灰石与SO2以及氧气反应生成硫酸钙和CO2,反应的化学方程式为2CaCO3+2SO2+O2
2CaSO4+2CO2。
(2)①当生成等物质的量NaHSO3时,根据钠离子守恒可知需要亚硫酸钠和氢氧化钠的物质的量之比是1:
2。
由于二者的浓度相等,则需要的溶液体积之比是1:
2。
②要把亚硫酸氢钠转化为氢氧化钠,需要加入氢氧化钙,反应的离子方程式为Ca2++OH-+HSO3-=CaSO3↓+H2O。
(3)②由于空气中含有氧气,因此另外一种可能是A中产生的SO2与装置内空气中的O2进入B中与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀。
③为排除浓硫酸酸雾的影响,B中应该盛放饱和亚硫酸氢钠溶液。
为防止空气中氧气的影响,滴加浓硫酸之前的操作是打开弹簧夹,通入N2,一段时间后关闭弹簧夹。
④A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成;B、C试管中除了有气泡外,未见其它现象;D中红色褪去,说明有SO2产生,所以结论是SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀,不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液。
【点晴】
解答综合性实验设计与评价题的基本流程
原理→反应物质→仪器装置→现象→结论→作用意义→联想。
具体分析为:
(1)实验是根据什么性质和原理设计的?
实验的目的是什么?
(2)所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的化学反应原理,进行全面的分析比较和推理,并合理选择)。
(3)有关装置:
性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。
(4)有关操作:
技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。
(5)实验现象:
自下而上,自左而右全面观察。
(6)实验结论:
直接结论或导出结论。
3.某兴趣小组在实验室进行如下实验探究活动。
(1)设计如下实验研究2Fe3++2I-
2Fe2++I2的反应。
①振荡静置后C中观察到的现象是_______________________;为证明该反应存在一定限度,还应补做实验为:
取C中分液后的上层溶液,然后______________(写出实验操作和现象)。
②测定上述KI溶液的浓度,进行以下操作:
I用移液管移取20.00mLKI溶液至锥形瓶中,加入适量稀硫酸酸化,再加入足量H2O2溶液,充分反应。
II小心加热除去过量的H2O2。
III用淀粉做指示剂,用cmol/LNa2S2O3标准溶液滴定,反应原理为:
2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6。
步骤II是否可省略?
____________(答“可以”或“不可以”)
步骤III达到滴定终点的现象是___________________________。
巳知I2浓度很高时,会与淀粉形成稳定的包合物不易解离,为避免引起实验误差,加指示剂的最佳时机是________。
(2)探究Mn2+对KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应速率的影响。
反应原理(化学方程式)为________;
仪器及药品:
试管(两支)、0.01mol/LKMnO4酸性溶液、0.1mol/LH2C2O4溶液、一粒黄豆大的MnSO4固体;
实验方案:
请仿照教材(或同教材)设计一个实验用表格,在行标题或列标题中注明试剂及观察或记录要点。
______________
【答案】溶液分层,上层水层为黄绿色,下层四氯化碳层为紫色滴加KSCN溶液,溶液变红不能;;当滴入最后一滴Na2S2O3标准溶液时,蓝色褪去且半分钟内不复原用cmol/LNa2S2O3标准溶液滴定至溶液呈浅黄色时,滴加淀粉指示剂,再继续滴加标准溶液2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;
加入试剂
0.01mol/LKMnO4酸性溶液和0.1mol/L的H2C2O4溶液
0.01mol/LKMnO4酸性溶液、0.1mol/L的H2C2O4溶液和硫酸锰固体
褪色时间
实验结论
【解析】
【分析】
(1)①由题意可知,过量的碘化钾溶液与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁和碘,向溶液中加入四氯化碳,振荡静置,溶液分层,为证明该反应存在一定限度,应检验上层溶液中是否存在Fe3+;
②由步骤I可知,双氧水的氧化性强于单质碘,若步骤II省略,溶液中过氧化氢会与Na2S2O3溶液反应;当Na2S2O3标准溶液过量时,溶液中碘单质完全反应,溶液由蓝色变为无色;为避免引起实验误差,滴定开始时不能加入淀粉指示剂,应当在I2浓度较小时再滴入淀粉;
(2)KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳和水。
【详解】
(1)①由题意可知,过量的碘化钾溶液与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁和碘,向溶液中加入四氯化碳,振荡静置,溶液分层,上层为氯化铁和氯化亚铁得混合溶液,溶液的颜色为黄绿色,下层为碘的四氯化碳溶液,溶液的颜色为紫色;为证明该反应存在一定限度,应检验上层溶液中是否存在Fe3+,还应补做实验为:
取C中分液后的上层溶液,然后滴加KSCN溶液,溶液变红色,故答案为:
溶液分层,上层水层为黄绿色,下层四氯化碳层为紫色;滴加KSCN溶液,溶液变红;
②由步骤I可知,双氧水的氧化性强于单质碘,若步骤II省略,溶液中过氧化氢会与Na2S2O3溶液反应,导致Na2S2O3标准溶液体积偏大,所测结果偏高,故不能省略;当Na2S2O3标准溶液过量时,溶液中碘单质完全反应,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不复原;由I2浓度很高时,会与淀粉形成稳定的包合物不易解离,为避免引起实验误差,滴定开始时不能加入淀粉指示剂,应当在I2浓度较小时再滴入淀粉,故答案为:
不能;当滴入最后一滴Na2S2O3标准溶液时,蓝色褪去且半分钟内不复原;用cmol/LNa2S2O3标准溶液滴定至溶液呈浅黄色时,滴加淀粉指示剂,再继续滴加标准溶液;
(2)KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳和水,反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;据题给条件,设计探究Mn2+对KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应速率的影响的实验,应用取两份等体积的0.01mol/LKMnO4酸性溶液,一份加入0.1mol/L的H2C2O4溶液,另一份加入等体积的0.1mol/L的H2C2O4溶液和硫酸锰固体,测定溶液由紫色退为无色所需要的时间,实验用表格如下:
加入试剂
0.01mol/LKMnO4酸性溶液和0.1mol/L的H2C2O4溶液
0.01mol/LKMnO4酸性溶液、0.1mol/L的H2C2O4溶液和硫酸锰固体
褪色时间
实验结论
故答案为:
2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;
加入试剂
0.01mol/LKMnO4酸性溶液和0.1mol/L的H2C2O4溶液
0.01mol/LKMnO4酸性溶液、0.1mol/L的H2C2O4溶液和硫酸锰固体
褪色时间
实验结论
【点睛】
当Na2S2O3标准溶液过量时,溶液中碘单质完全反应,溶液由蓝色变为无色,为避免引起实验误差,滴定开始时不能加入淀粉指示剂,应当在I2浓度较小时再滴入淀粉是解答关键,也是难点和易错点。
4.为探讨浓度对化学平衡的影响,某同学对可逆反应“2Fe3++2I-
2Fe2++I2△H<0”按下图所示步骤进行了一系列实验。
说明:
0.005mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液颜色接近于无色。
(1)实验中要待实验Ⅰ溶液颜色不再改变时,才能进行实验Ⅱ,目的是_____________。
(2)实验Ⅱ中,ⅰ的现象是______________,该实验证明_____________________。
(3)实验Ⅱ中,ⅲ的化学平衡向________移动(填“正反应方向”或“逆反应方向”);ⅲ的现象是溶液变浅,该现象___________(填“能”或“不能”)说明化学平衡发生移动。
如果前一空填“能”,则下一空不填;如果前一空填“不能”,则ⅲ的目的是___________。
(4)实验Ⅱ中,ⅱ的现象是_______________,即能证明增大生成物浓度化学平衡发生了逆向移动。
(5)除了上图中的方法外,若要使该可逆反应的化学平衡逆向移动,还可以采用的方法有_______。
【答案】反应达平衡状态生成黄色沉淀,溶液颜色变浅反应物浓度减小,平衡向逆反应方向移动逆反应方向不能为实验ⅱ做参照溶液颜色变得比ⅲ更浅加热(加入浓碘水)
【解析】
【分析】
本实验的目的是探讨可逆反应2Fe3++2I-
2Fe2++I2△H<0中浓度对化学平衡的影响。
【详解】
(1)实验中要待实验Ⅰ溶液颜色不再改变时,即反应达化学平衡状态时,才能进行实验Ⅱ;
(2)实验Ⅱ中,ⅰ中为Ag+与I-的反应,现象是生成黄色沉淀,溶液颜色变浅。
证明反应物浓度减小,平衡向逆反应方向移动;
(3)实验Ⅱ中,ⅲ的化学平衡向逆反应方向移动;ⅲ的溶液变浅,并不能说明化学平衡发生移动,因为加水稀释,使溶液中各离子浓度降低;ⅲ的目的是为实验ⅱ做参照;
(4)实验Ⅱ中,ⅱ的溶液颜色变得比ⅲ更浅,即能证明增大生成物浓度化学平衡发生了逆向移动;
(5)若要使该可逆反应的化学平衡逆向移动,还可以采用的方法有加热或者加入浓碘水。
5.甲、乙两个实验小组利用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应研究影响反应速率的因素。
设计实验方案如下(实验中所用KMnO4溶液均已加入H2SO4):
甲组:
通过测定单位时间内生成CO2气体体积的大小来比较化学反应速率的大小。
某同学进行实验,其中A、B的成分见表:
序号
A溶液
B溶液
①
2mL0.2mol/LH2C2O4溶液
4mL0.01mol/LKMnO4溶液
②
2mL0.1mol/LH2C2O4溶液
4mL0.01mol/LKMnO4溶液
③
2mL0.2mol/LH2C2O4溶液
4mL0.01mol/LKMnO4溶液和少量MnSO4
(1)该反应的离子方程式为____;
乙组:
通过测定KMnO4溶液褪色所需时间的多少来比较化学反应速率。
为了探究KMnO4与H2C2O4浓度对反应速率的影响,某同学在室温下完成以下实验
实验编号
1
2
3
4
水/mL
10
5
0
X
0.5mol/LH2C2O4/mL
5
10
10
5
0.2mol/LKMnO4/mL
5
5
10
10
时间/s
40
20
10
___
(2)X=___,4号实验中始终没有观察到溶液褪色,你认为可能的原因是____。
(3)在实验中发现高锰酸钾酸性溶液和草酸溶液反应时,开始一段时间反应速率较慢,溶液褪色不明显;但不久突然褪色,反应速率明显加快。
某同学认为是放热导致溶液温度升高所致,重做3号实验,测定过程中溶液不同时间的温度,结果如表:
时间/S
0
5
10
15
20
25
30
温度/℃
25
26
26
26
26.5
27
27
结合实验目的与表中数据,你得出的结论是____。
(4)从影响化学反应速率的因素看,你的猜想还可能是____的影响。
若用实验证明你的猜想,除了酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液外,还需要选择的试剂最合理的是___。
a.硫酸钾b.水c.氯化锰d.硫酸锰
【答案】5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O5H2C2O4的量太少,KMnO4过量反应速率加快不是温度的影响催化剂d
【解析】
【详解】
(1)KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应生成二氧化碳、硫酸锰和水,该反应的离子方程式为:
5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O;
(2)为了探究KMnO4与H2C2O4浓度对反应速率的影响,实验1-4中溶液的总体积应该为20,则X=20-10-5=5;环境表中数据可知H2C2O4的量太少,KMnO4过量,所以4号实验中始终没有观察到溶液褪色;
(3)根据表中数据知,20s时温度不最高,但20s前突然褪色,说明温度不是反应速率突然加快的原因;
(4)KMnO4与H2C2O4反应生成硫酸锰,锰离子有催化作用,所以猜想还可能是催化剂的作用,要想验证锰离子的催化作用,在做对比实验时同时加入硫酸锰观察反应速率是否变化即可,答案选d。
【点睛】
锰离子对于高锰酸钾和草酸的反应具有催化作用,在人教版选修四提到过,应该熟记以便于以后的应用。
6.硫代硫酸钠(Na2S2O3)是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定,在酸性溶液中分解产生S、SO2。
Ⅰ.Na2S2O3的制备。
工业上可用反应:
2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2制得,实验室模拟该工业过程的装置如图所示。
(1)b中反应的离子方程式为________,c中试剂为_________。
(2)反应开始后,c中先有浑浊产生,后又变澄清。
此浑浊物是_______。
(3)实验中要控制SO2生成速率,可以采取的措施有___________(写出两条)。
(4)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入的SO2,不能过量,原因是_______。
(5)制备得到的Na2S2O3中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。
设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4:
___________________________________。
Ⅱ.探究Na2S2O3与金属阳离子的氧化还原反应。
资料:
ⅰ.Fe3++3S2O32-
Fe(S2O3)33-(紫黑色)
ⅱ.Ag2S2O3为白色沉淀,Ag2S2O3可溶于过量的S2O32-
装置
编号
试剂X
实验现象
①
Fe(NO3)3溶液
混合后溶液先变成紫黑色,30s后溶液几乎变为无色
②
AgNO3溶液
先生成白色絮状沉淀,振荡后,沉淀溶解,得到无色溶液
(6)根据实验①的现象,初步判断最终Fe3+被S2O32-还原为Fe2+,通过____(填操作、试剂和现象),进一步证实生成了Fe2+。
从化学反应速率和平衡的角度解释实验Ⅰ的现象:
____。
(7)同浓度氧化性:
Ag+>Fe3+。
实验②中Ag+未发生氧化还原反应的原因是____。
(8)进一步探究Ag+和S2O32-反应。
装置
编号
试剂X
实验现象
③
AgNO3溶液
先生成白色絮状沉淀,沉淀很快变为黄色、棕色,最后为黑色沉淀。
实验③中白色絮状沉淀最后变为黑色沉淀(Ag2S)的化学方程式如下,填入合适的物质和系数:
Ag2S2O3+_____=Ag2S+_____
(9)根据以上实验,Na2S2O3与金属阳离子发生氧化还原反应和____有关(写出两条)。
【答案】SO32-+2H+=H2O+SO2↑;或HSO3-+H+=SO2↑+H2O硫化钠和碳酸钠的混合溶液硫控制反应温度、调节酸的滴加速度(或调节酸的浓度等)若SO2过量,溶液显酸性,产物分解取少量产品溶于足量稀盐酸,静置,取上层溶液(或过滤,取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀生成紫色配合物的反应速率快,氧化还原反应速率慢;Fe3+与S2O32−氧化还原反应的程度大,Fe3++3S2O32-
Fe(S2O3)33-(紫黑色)平衡逆移,最终溶液几乎无色Ag+与S2O32−生成稳定的配合物,浓度降低,Ag+的氧化性和S2O32−的还原性减弱H2OH2SO4阳离子、用量等
【解析】
【分析】
Ⅰ.第一个装置为二氧化硫的制取装置,制取二氧化硫的原料为:
亚硫酸钠和70%的浓硫酸;c装置为Na2S2O3的生成装置;d装置为尾气吸收装置,吸收二氧化硫和硫化氢等酸性气体,结合问题分析解答;
Ⅱ.(6)利用铁氰化钾溶液检验反应后的溶液中含有Fe2+;根据外界条件对反应速率和平衡的影响分析解答;
(7)实验②滴加AgNO3溶液,先生成白色絮状沉淀,振荡后,沉淀溶解,得到无色溶液,说明溶液中Ag+较低,减少了发生氧化还原反应的可能;
(8)Ag2S
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