高考化学 化学反应速率与化学平衡 综合题及答案.docx
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高考化学化学反应速率与化学平衡综合题及答案
高考化学化学反应速率与化学平衡综合题及答案
一、化学反应速率与化学平衡
1．为了证明化学反应有一定的限度，进行了如下探究活动：
步骤1：
取8mL0.1
的KI溶液于试管,滴加0.1
的FeCl3溶液5～6滴,振荡；
请写出步骤1中发生的离子反应方程式：
_________________
步骤2:
在上述试管中加入2mLCCl4，充分振荡、静置；
步骤3：
取上述步骤2静置分层后的上层水溶液少量于试管，滴加0.1
的KSCN溶液5～6滴，振荡，未见溶液呈血红色。
探究的目的是通过检验Fe3+，来验证是否有Fe3+残留，从而证明化学反应有一定的限度。
针对实验现象，同学们提出了下列两种猜想：
猜想一：
KI溶液过量，Fe3+完全转化为Fe2+，溶液无Fe3+
猜想二：
Fe3+大部分转化为Fe2+，使生成Fe（SCN）3浓度极小，肉眼无法观察其颜色为了验证猜想，在查阅资料后，获得下列信息：
信息一：
乙醚比水轻且微溶于水，Fe（SCN）3在乙醚中的溶解度比在水中大。
信息二：
Fe3+可与
反应生成蓝色沉淀，用K4[Fe（CN）6]溶液检验Fe3+的灵敏度比用KSCN更高。
结合新信息，请你完成以下实验：
各取少许步骤2静置分层后的上层水溶液于试管A、B中，请将相关的实验操作、预期现象和结论填入下表空白处：
实验操作
预期现象
结论
实验1：
在试管A加入少量乙醚，充分振荡，静置
_____________
____________
实验2：
__________________________
若产生蓝色沉淀
则“猜想二”成立
【答案】
若液体分层，上层液体呈血红色。
则“猜想一”不成立在试管B中滴加5-6滴K4[Fe（CN）6]溶液，振荡
【解析】
【分析】
【详解】
（1）KI溶液与FeCl3溶液离子反应方程式
；
（2）①由信息信息一可得：
取萃取后的上层清液滴加2-3滴K4[Fe（CN）6]溶液，产生蓝色沉淀，由信息二可得：
往探究活动III溶液中加入乙醚，充分振荡，乙醚层呈血红色，
实验操作
预期现象
结论
若液体分层，上层液体呈血红色。
则“猜想一”不成立
实验2：
在试管B中滴加5-6滴K4[Fe（CN）6]溶液，振荡
2．黄铜矿是工业炼铜的主要原料，其主要成分为CuFeS2，现有一种天然黄铜矿（含少量脉石），为了测定该黄铜矿的纯度，某同学设计了如下实验：
现称取研细的黄铜矿样品1.150g，在空气存在下进行煅烧，生成Cu、Fe3O4和SO2气体，实验后取d中溶液的
置于锥形瓶中，用0.05mol/L标准碘溶液进行滴定，初读数为0.00mL，终读数如图所示。
请回答下列问题：
（1）称量样品所用的仪器为_____，将样品研细后再反应，其目的是_______。
（2）装置a的作用是________。
a．有利于空气中氧气充分反应b．除去空气中的水蒸气
c．有利于气体混合d．有利于观察空气流速
（3）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是___________。
（4）滴定时，标准碘溶液所耗体积为_________mL。
判断滴定已达终点的现象是_______。
通过计算可知，该黄铜矿的纯度为________。
（5）若用右图装置替代上述实验装置d，同样可以达到实验目的的是____。
（填编号）
（6）若将原装置d中的试液改为Ba（OH）2，测得的黄铜矿纯度误差为＋1%，假设实验操作均正确，可能的原因主要有____________________。
【答案】电子天平使原料充分反应、加快反应速率b、d使反应生成的SO2全部进入d装置中，使结果精确20.10mL溶液恰好由无色变成浅蓝色，且半分钟内不褪色80.4%②空气中的CO2与Ba（OH）2反应生成BaCO3沉淀；BaSO3被氧化成BaSO4
【解析】
【分析】
（1）根据称量黄铜矿样品1.150g，选择精确度较高的仪器；将样品研细，增大了接触面积；
（2）浓硫酸可以将水除去，还可以根据冒出气泡的速率来调节空气流速；
（3）反应产生的二氧化硫应该尽可能的被d装置吸收；
（4）根据滴定管的读数方法读出消耗碘溶液的体积，根据反应结束时的颜色变化判断滴定终点；先找出黄铜矿和二氧化硫及碘单质的关系式CuFeS2～2SO2～2I2，再根据题中数据进行计算；
（5）图2中的②中通入二氧化硫，反应生成了硫酸钡沉淀，可以根据硫酸钡的质量计算二氧化硫的量；
（6）Ba（OH）2溶液能吸收空气的CO2，另外BaSO3易被空气中氧气氧化，这些原因均能引起测定误差。
【详解】
（1）由于称量黄铜矿样品1.150g，精确度达到了千分之一，应该选用电子天平进行称量，把黄铜矿样品研细，可以增大接触面积，从而提高反应速率，并且使黄铜矿充分反应；
（2）装置a中的浓硫酸可以吸收空气中的水蒸气，防止水蒸气进入反应装置b中发生危险，同时根据冒出的气泡的快慢来控制气体的通入量，故答案为bd；
（3）黄铜矿受热分解生成二氧化硫等一系列产物，分解完毕后仍然需要通入一段时间的空气，可以将b、d装置中的二氧化硫全部排出去，使结果更加精确；
（4）根据滴定管的示数是上方小，下方大，可以读出滴定管示数是20.10mL，当达到滴定终点时，二氧化硫已经被碘单质消耗完毕，再滴入一滴碘单质，遇到淀粉会变蓝；根据硫原子守恒和电子守恒找出关系式：
CuFeS2～2SO2～2I2，消耗掉0.05mol/L标准碘溶液20.10mL时，即消耗的碘单质的量为：
0.05mol/L×0.0201L=0.00105mol，所以黄铜矿的质量是：
0.5×0.00105mol×184g/mol×10=0.9246g，所以其纯度是：
×100%=80.4%；
（5）由于图2中，②硝酸钡溶液中通入二氧化硫能够生成硫酸钡沉淀，过滤干燥后，根据硫酸钡的质量计算出二氧化硫的质量，故答案为②；
（6）将原装置d中的试液改为Ba（OH）2，测得的黄铜矿纯度误差为＋1%，在实验操作均正确的前提下，引起误差的可能原因主要有空气中的CO2与Ba（OH）2反应生成BaCO3沉淀或BaSO3被氧化成BaSO4。
3．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）。
从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/%
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
__
36.0
③
__
0.2
2.0
90.0
（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。
t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_____________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了__（“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是___________________________________。
（3）该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：
假设一：
发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：
______________________________；
……
（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。
请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。
实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）：
__________
【答案】2.0碳粉含量的影响吸氧还原反应2H2O+O2+4e-=4OH-（或4H++O2+4e-=2H2O）反应放热，温度升高，体积膨胀实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）
①药品用量和操作同编号①实验（多孔橡皮塞增加进、出导管）
②通入氩气排净瓶内空气；
③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化（也可测温度变化，检验Fe2+等）。
如果瓶内压强增大，假设一成立。
否则假设一不成立。
（本题属于开放性试题，合理答案均给分）
【解析】
【详解】
（1）探究影响化学反应速率，每次只能改变一个变量，故有②中铁的量不变，为2.0g；
③中改变了碳粉的质量，故为探究碳粉的量对速率的影响。
（2）t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：
O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：
还原；O2+2H2O+4e-=4OH-；
（3）图2中0-t1时压强变大的原因可能为：
铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应，温度升高时锥形瓶中压强增大，所以假设二为：
反应放热使锥形瓶内温度升高，故答案为：
反应放热使锥形瓶内温度升高；
（4）基于假设一，可知，产生氢气，发送那些变化，从变化入手考虑
实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）
①药品用量和操作同编号①实验（多孔橡皮塞增加进、出导管）
②通入氩气排净瓶内空气；
③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化（也可测温度变化，检验Fe2+等）。
如果瓶内压强增大，假设一成立。
否则假设一不成立。
（本题属于开放性试题，合理答案均给分）。
4．某小组同学以不同方案探究Cu粉与FeCl3溶液的反应。
（1）甲同学向FeCl3溶液中加入Cu粉，观察到溶液的颜色变为浅蓝色，由此证明发生了反应，其离子方程式是__。
（2）乙同学通过反应物的消耗证明了上述反应的发生：
将Cu粉加入到滴有少量KSCN的FeCl3溶液中，观察到溶液红色褪去，有白色沉淀A产生。
①针对白色沉淀A，查阅资料：
A可能为CuCl和CuSCN（其中硫元素的化合价为-2价）中的一种或两种。
实验过程如下：
请回答：
Ⅰ.根据白色沉淀B是__（填化学式），判断沉淀A中一定存在CuSCN。
Ⅱ.仅根据白色沉淀A与过量浓HNO3反应产生的实验现象，不能判断白色沉淀A中一定存在CuSCN，从氧化还原角度说明理由：
__。
Ⅲ.向滤液中加入a溶液后无明显现象，说明A不含CuCl，则a是__（填化学式）。
根据以上实验，证明A仅为CuSCN。
②进一步查阅资料并实验验证了CuSCN的成因，将该反应的方程式补充完整：
Cu2++SCN -=CuSCN↓+（SCN）2__
③结合上述过程以及Fe（SCN）3⇌Fe3++3SCN -的平衡，分析
（2）中溶液红色褪去的原因：
__。
（3）已知（SCN）2称为拟卤素，其氧化性与Br2相近。
将KSCN溶液滴入
（1）所得的溶液中，观察到溶液变红色，则溶液变红的可能原因是__或__。
【答案】Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+BaSO4+1价铜也可将浓HNO3还原AgNO32Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+（SCN）2Cu和Fe3+反应生成Cu2+使c（Fe3+）减小；Cu2+和SCN-反应生成CuSCN沉淀使c（SCN-）减小，均使该平衡正向移动，导致Fe（SCN）3浓度减小，溶液红色褪去Fe3+有剩余空气中的O2将Fe2+氧化；（SCN）2将Fe2+氧化
【解析】
【分析】
（1）铁离子具有氧化性，能够把铜氧化为铜离子；
（2）I．①不溶于稀硝酸的白的沉淀为硫酸钡；
Ⅱ.②亚铜离子具有还原性，也能被硝酸氧化；
Ⅲ.检验氯离子，应加入硝酸银溶液；
②据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，写出反应的方程式；
③根据浓度对平衡移动规律进行分析；
（3）亚铁离子具有强还原性，空气中氧气、溶液中（SCN）2都有可能把亚铁离子氧化为铁离子。
【详解】
甲同学向
溶液中加入Cu粉，观察到溶液的颜色变为浅蓝色，由此证明发生了氧化还原反应，生成
，其离子方程式是Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+；
故答案为：
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+；
ⅠA可能为CuCl和
其中硫元素的化合价为
价
中的一种或两种，白色沉淀与过量浓硝酸反应生成红棕色的
和含
的蓝色溶液，向蓝色溶液中加入过量硝酸钡溶液，生成不溶于硝酸的钡盐沉淀，则白色沉淀B是
；
故答案为：
；
Ⅱ
价铜也可将浓
还原，故仅根据白色沉淀A与过量浓
反应产生的实验现象，不能判断白色沉淀A中一定存在CuSCN，
故答案为：
价铜也可将浓
还原；
Ⅲ 检验氯离子，应加入硝酸银溶液，则a是
，
故答案为：
；
据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，该反应的方程式为2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+（SCN）2，
故答案为：
2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+（SCN）2；
和
反应生成
使
减小；
和
反应生成CuSCN沉淀使
减小，均使该平衡正向移动，导致
浓度减小，溶液红色褪去，
故答案为：
Cu和Fe3+反应生成Cu2+使c（Fe3+）减小；Cu2+和SCN-反应生成CuSCN沉淀使c（SCN-）减小，均使该平衡正向移动，导致Fe（SCN）3浓度减小，溶液红色褪去；
将KSCN溶液滴入
所得的溶液中，观察到溶液变红色，则溶液含
，溶液变红的可能原因是
有剩余；空气中的
将
氧化；
将
氧化，
故答案为：
Fe3+有剩余；空气中的O2将Fe2+氧化；（SCN）2将Fe2+氧化
。
5．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。
6．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。
7．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。
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