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详细答案.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详细答案

2020-2021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）及详细答案

一、化学反应速率与化学平衡

1．某化学兴趣小组欲测定KClO3，溶液与

溶液反应的化学反应速率．所用试剂为10mL0.1mol/LKClO3，溶液和

溶液，所得数据如图所示。

已知：

。

（1）根据实验数据可知，该反应在0～4min内的平均反应速率

________

。

（2）某同学仔细分析实验数据后发现，在反应过程中，该反应的化学反应速率先增大后减小．某小组同学针对这一现象进一步探究影响该化学反应速率的因素，具体方法如表示。

方案

假设

实验操作

Ⅰ

该反应放热使溶液温度升高，反应速率加快

向烧杯中加入10mL0.1mo//L的

溶液和10mL0.3mol/L的

溶液，

Ⅱ

取10mL0.1mo/L的

溶液加入烧杯中，向其中加入少量NaCl固体，再加入10mL0.3mol/L的

溶液

Ⅲ

溶液酸性增强加快了化学反应速率

分别向a、b两只烧杯中加入10mL0.1mol/L的

溶液；向烧杯a中加入1mL水，向烧杯b中加入1mL0.2mol/L的盐酸；再分别向两只烧杯中加入10mL0.3mol/L的

溶液

①补全方案Ⅰ中的实验操作：

________。

②方案Ⅱ中的假设为________。

③除Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的假设外，还可以提出的假设是________。

④某同学从控制变量的角度思考，认为方案Ⅲ中实验操作设计不严谨，请进行改进：

________。

⑤反应后期，化学反应速率变慢的原因是________。

【答案】0.0025插入温度计生成的

加快了化学反应速率生成的

加快了化学反应速率将1mL水改为1mL0.2mol/L的NaCl溶液反应物浓度降低

【解析】

【分析】

【详解】

（1）根据实验数据可知，该反应在0～4min内生成氯离子的浓度是0.010mol/L，所以平均反应速率

；

（2）①由于是假设该反应放热，使溶液温度升高，反应速率加快，因此需要测量反应过程中溶液温度的变化；

②方案I、Ⅱ相比较，Ⅱ中加入了少量氯化钠，所以方案Ⅱ中的假设为生成的

加快了化学反应速率；

③由于反应中还有硫酸根离子生成，则除I、Ⅱ、Ⅲ中的假设外，还可以提出的假设是生成的硫酸根离子加快了化学反应速率；

④为防止氯离子对实验的干扰，则改进措施是将1mL水改为1mL0.2mol/L的NaCl溶液；

⑤反应后期反应物浓度减小，因此化学反应速率变慢。

【点睛】

对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。

每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。

它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。

2．根据当地资源等情况，硫酸工业常用黄铁矿（主要成分为FeS2）作为原料。

完成下列填空：

（1）将0.050molSO2（g）和0.030molO2（g）充入一个2L的密闭容器中，在一定条件下发生反应：

2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）+Q。

经2分钟反应达到平衡，测得n（SO3）=0.040mol，则O2的平均反应速率为______

（2）在容积不变时，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有______（选填编号）

a.移出氧气b.降低温度

c.减小压强d.再充入0.050molSO2（g）和0.030molO2（g）

（3）在起始温度T1（673K）时SO2的转化率随反应时间（t）的变化如图，请在图中画出其他条件不变情况下，起始温度为T2（723K）时SO2的转化率随反应时间变化的示意图___

（4）黄铁矿在一定条件下煅烧的产物为SO2和Fe3O4

①将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后，加入铁粉，可制备FeSO4。

酸溶过程中需维持溶液有足够的酸性，其原因是______

②FeS2能将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，本身被氧化为SO42﹣。

写出有关的离子方程式______。

有2mol氧化产物生成时转移的电子数为______

【答案】0.005mol/（L•min）bd

抑制Fe3+与Fe2+的水解，并防止Fe2+被氧化成Fe3+FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+14NA

【解析】

【分析】

（1）根据v＝

求出氧气的速率，然后根据速率之比等于对应物质的化学计量数之比计算；

（2）反应放热，为提高SO2平衡转化率，应使平衡向正反应方向移动，可降低温度，体积不变，不能从压强的角度考虑，催化剂不影响平衡移动，移出氧气，平衡向逆反应方向移动，不利于提高SO2平衡转化率，由此分析解答；

（3）反应是放热反应，温度升高，平衡逆向进行，二氧化硫的转化率减小，但达到平衡所需要的时间缩短，据此画出曲线；

（4）①Fe3＋与Fe2＋易水解，Fe2＋易被氧化成Fe3＋；

②根据氧化还原反应中的反应物和生成物几何电子守恒来配平化学方程式，结合方程计算转移电子数。

【详解】

（1）v（SO3）＝

＝

＝0.01mol/（L•min），所以v（O2）＝

v（SO3）＝0.005mol/（L•min），故答案为：

0.005mol/（L•min）；

（2）a．移出氧气，平衡逆向移动，二氧化硫的转化率减少，故不选；            

b．降低温度，平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，故选；

c．减小压强，平衡逆向移动，二氧化硫的转化率减少，故不选；            

d．再充入0.050molSO2（g）和0.030molO2（g），相当于增大压强，平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，故选；

故答案为：

bd；

（3）反应：

2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H＜0，SO2的转化率在起始温度T1＝673K下随反应时间（t）的变化如图，其他条件不变，仅改变起始温度为T2＝723K，温度升高，平衡逆向进行，二氧化硫的转化率减小，但反应速率增大，达到平衡需要的时间短，在图中画出温度T2下SO2的转化率随反应时间变化的预期结果示意图如图所示

；故答案为：

；

（4）①Fe2O3（或Fe3O4等）溶于H2SO4后，生成的Fe3＋与Fe2＋易水解，Fe2＋易被氧化成Fe3＋，所以要加入Fe粉和酸，抑制Fe3＋与Fe2＋的水解，并防止Fe2＋被氧化成Fe3＋，故答案为：

抑制Fe3＋与Fe2＋的水解，并防止Fe2＋被氧化成Fe3＋；

②−2价的硫离子具有还原性，FeS2可以将溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋，而本身被氧化为硫酸根离子，有关的离子方程式为：

FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+，氧化产物是硫酸根离子，有2mol硫酸根生成时转移的电子数为14NA，故答案为：

FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+；14NA。

【点睛】

注意（3）温度升高，平衡逆向进行，二氧化硫的转化率减小，但反应速率增大，达到平衡需要的时间短，此为解题的关键。

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．Ⅰ.某研究性学习小组为了研究影响化学反应速率的因素，设计如下方案：

实验

编号

0.01mol·L－1酸性KMnO4溶液

0.1mol·L－1

H2C2O4溶液

水

反应温度/℃

反应时间/s

①

5.0mL

5.0mL

0

20

125

②

V1

V2

2.0mL

20

320

③

5.0mL

5.0mL

0

50

30

反应方程式为：

2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O。

（1）实验的记时方法是从溶液混合开始记时,至_________________时，记时结束。

（2）实验①和②研究浓度对反应速率的影响，则V1=______mL,V2=_______mL。

（3）下列有关该实验的叙述正确的是_________。

A．实验时必须用移液管或滴定管来量取液体的体积

B．实验时应将5.0mLKMnO4溶液与5.0mLH2C2O4溶液混合后，立即按下秒表，再将盛有混合液的烧杯置于相应温度的水浴中至反应结束时，按下秒表，记录读数。

C．在同一温度下，最好采用平行多次实验，以确保实验数据的可靠性

D．实验①和③可研究温度对反应速率的影响

（4）某小组在进行每组实验时，均发现该反应是开始很慢，突然会加快，其可能的原因是_______；

Ⅱ.某草酸晶体的化学式可表示为H2C2O4•xH2O，为测定x的值,进行下列实验：

①称取7.56g某草酸晶体配成100.0mL的水溶液，

②用移液管移取25.00m所配溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H2SO4，用浓度为0.600mol/L的KMnO4溶液滴定，滴定终点时消耗KMnO4的体积为10.00mL。

（1）若滴定终点时仰视读数，则所测x的值将_____（填“偏大”或“偏小”）。

（2）x=_________。

【答案】溶液的紫红色刚好褪去5.03.0C、D反应生成的Mn2+对反应有催化作用（说明：

只要答到反应生成的产物对该反应有催化作用即可）偏小2

【解析】

【分析】

Ⅰ.

（1）溶液混合后显示紫红色，当紫红色褪去后计时结束；

（2）实验①和②研究浓度对反应速率的影响，要保证变量单一；

（3）根据规范的操作要求，实验探究的基本原理分析回答；

（4）催化剂对化学反应速率的影响；

Ⅱ.

（1）读取读数时仰视，导致KMnO4溶液体积偏大，计算测定的草酸的质量偏大；

（2）依据滴定发生的氧化还原反应离子方程式的定量关系计算得到。

【详解】

Ⅰ.

（1）实验计时方法是从溶液混合开始记时，到紫红色刚好褪去计时结束，故答案为紫红色刚好褪去；

（2）实验①和②研究浓度对反应速率的影响，高锰酸钾作为指示剂，浓度不变，都是5.0mL，溶液总体积为10.0mL，故答案为V1=5.0，V2=3.0；

（3）A．实验时可以用量筒量取体积，故A错误；

B．实验时应将5.0mLKMnO4溶液与5.0mL H2C2O4溶液混合后，再将盛有混合液的烧杯置于相应温度的水浴中，立即按下秒表，至反应结束时，按下秒表，记录读数，故B错误；

C．在同一温度下，最好采用平行多次实验，以确保实验数据的可靠性，故C正确；

D．实验①和③对应物质的体积相同，可研究温度对反应速率的影响，故D正确；

故选CD，故答案为CD；

（4）从实验数据分析，MnSO4溶液在反应中为催化剂，可能原因为反应生成的Mn2+对反应有催化作用，故答案为反应生成的Mn2+对反应有催化作用。

Ⅱ.

（1）读取读数仰视，导致KMnO4溶液体积偏大，计算测定的草酸的质量偏大，故x的值偏小，故答案为偏小；

（2）由题给化学方程式及数据可知，5H2C2O4+2MnO4-+6H+═10CO2↑+2Mn2++8H2O，7.56g纯草酸晶体中含H2C2O4的物质的量为：

0.600mol/L×10.00mL×10-3L/mL×5/2×100ml/25ml

=0.0600mol，则7.56gH2C2O4•xH2O中含H2O的物质的量为（7.56g−0.0600mol×90g/mol）

/18g/mol=0.12mol，0.0600mol晶体含水0.160mol，1mol晶体中含的结晶水2mol，则x=2,故答案为2。

6．教材中用酸性KMnO4和H2C2O4（草酸）反应研究影响反应速率的因素，某实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下（KMnO4溶液已酸化）：

实验序号

A溶液

B溶液

①

20mL0.1mol•L-1H2C2O4溶液

30mL0.01mol•L-1KMnO4溶液

②

20mL0.2mol•L-1H2C2O4溶液

30mL0.01mol•L-1KMnO4溶液

（1）试写出酸性KMnO4和H2C2O4的离子反应方程式为：

_____；

（2）该实验探究的是_____因素对化学反应速率的影响。

相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是_____＞_____（填实验序号）。

（3）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，本实验还可通过测定_____来比较化学反应速率。

（4）小组同学发现反应速率总是如图，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：

①产物Mn2+（或MnSO4）是反应的催化剂；②_____。

（5）若实验①在2min末收集4.48mLCO2（标准状况下），则在2min末，c（MnO4—）=___mol•L-1。

【答案】5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O浓度②①KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间该反应放热0.0052

【解析】

【分析】

（1）酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液发生氧化还原反应时，MnO4-被还原生成Mn2+，H2C2O4被氧化生成CO2；

（2）对比①②实验可探究浓度对化学反应速率的影响，②中A溶液的浓度比①中大；

（3）通过测定KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间也能够比较化学反应速率；

（4）该反应为放热反应，反应放出的热量使环境温度升高；

（5）先求出反应的（MnO4-）的物质的量，再求出反应后的浓度.

【详解】

（1）酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液发生氧化还原反应时，MnO4-被还原生成Mn2+，H2C2O4被氧化生成CO2，反应的离子反应方程式为5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O，故答案为5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O；

（2）对比①②实验可探究浓度对化学反应速率的影响，②中A溶液的浓度比①中大，化学反应速率快，相同时间内针筒中所得CO2的体积②大于①，故答案为浓度；②；①；

（3）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，本实验还可以通过测定KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率，故答案为KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间；

（4）由图2所示发生变化可知，t1～t2时间内速率变快的主要原因除产物Mn2+是反应的催化剂外，还可能是该反应为放热反应，反应放出的热量使反应混合物的温度升高，加快了反应速率，故答案为该反应放热；

（4）由题意可知，2min末收集到标准状况下4.48mLCO2，4.48mLCO2的物质的量为0.0002mol，由方程式可得H2C2O4—5CO2可得反应消耗n（MnO4-）为0.00004mol，则未反应的n（MnO4-）为（30×10-3L×0.01mol•L-1-0.00004mol）=0.00026mol，c（MnO4—）=

=0.0052mol/L，故答案为0.0052。

【点睛】

本题考查了影响化学反应速率的因素，注意掌握影响化学反应速率的因素，明确探究影响化学反应速率因素的方法是解答关键。

7．某化学兴趣小组为验证SO2的还原性和Fe3+的氧化性，特邀你参与以下探究活动。

I.理论预测

该兴趣小组实验实施前进行了充分的讨论交流,确定选择SO2和FeCl3溶液的反应来探究，并预测将SO2通入FeCl3溶液中的现象。

小组同学想听听你的分析：

（1）确定选择SO2和FeCl3溶液的反应而不选择SO2和Fe（NO3）3溶液的反应来探究，你认为可能是基于什么原因作出的选择：

_______________________________________。

（2）将SO2通入FeCl3溶液中，你认为可能观察到的现象是：

______________________，你预测的理论依据是（用离子方程式表示）：

___________________________________。

II.实验探究

（1）配制1mol·L-1FeCl3溶液（未用盐酸酸化）

①下面是小组四位同学在配制溶液时的“转移”操作，其中正确的是：

_________。

②检测得知溶液呈酸性，其原因是：

___________________________（用离子方程式表示）。

（2）将SO2通入FeCl3溶液至饱和，观察到溶液由棕黄色变为红棕色，并没有观察到预期的现象。

将反应后的溶液放置12小时后又出现了预期的结果。

查阅资料得知：

[Fe（HSO3）]2+为红棕色，生成[Fe（HSO3）]2+的反应为可逆反应。

请你用化学方程式解释将SO2通入FeCl3溶液至饱和时观察到的现象：

_____________________________________。

（3）为了探究如何缩短红棕色变为预期颜色的时间，小组继续探究：

另取少量FeCl3溶液，再通入SO2，溶液变为红棕色，加浓HCl酸化，几分钟后变为预期颜色。

请你推测小组在实验方案设计中“加浓HCl酸化”的目的是：

_____________________________________________________。

【答案】NO3-可