高考化学专题题库化学反应速率与化学平衡的综合题附答案.docx
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高考化学专题题库化学反应速率与化学平衡的综合题附答案
2020-2021高考化学专题题库∶化学反应速率与化学平衡的综合题附答案
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．锂离子电池能够实现千余次充放电，但长时间使用后电池会失效，其中的化学试剂排放至环境中不仅会造成环境污染，还会造成资源的浪费。
实验室模拟回收锂离子电池中的Co、Ni、Li的流程如图。
已知：
LiCoO2难溶于水，易溶于酸。
回答下列问题：
（1）LiCoO2中Co的化合价是__。
（2）LiCoO2在浸出过程中反应的离子方程式是__。
（3）浸出剂除了H2O2外，也可以选择Na2S2O3，比较二者的还原效率H2O2__（填“>”或“<”）Na2S2O3（还原效率：
还原等物质的量的氧化剂消耗还原剂的物质的量）。
（4）提高浸出效率的方法有__。
（5）利用Cyanex272萃取时，pH对钴、镍萃取分离效果的影响如图。
从图中数据可知，用Cyanex272萃取分离时，最佳pH是__。
（6）反萃取的离子方程式为2H++CoR2=Co2++2HR，则反萃取剂的最佳选择是__。
（7）常温下，若水相中的Ni2+的质量浓度为1.18g·L-1，则pH=__时，Ni2+开始沉淀。
[Ksp（Ni（OH）2=2×10-15]
（8）参照题中流程图的表达，结合信息设计完成从水相中分离Ni和Li的实验流程图（如图）___。
已知：
提供的无机试剂：
NaOH、Na2CO3、NaF。
【答案】+32LiCoO2+6H++H2O2=2Co2++O2↑+2Li++4H2O<适当升高温度，适当增加H2SO4浓度5.5H2SO47.5①NaOH②Ni（OH）2③NaF
【解析】
【分析】
（1）通过化合物中各元素化合价代数和为0进行计算；
（2）由流程图中有机相反萃取得到CoSO4，可知LiCoO2与H2O2在酸性条件下发生氧化还原反应，根据氧化还原反应的规律写出化学方程式；
（3）根据等物质的量H2O2和Na2S2O3作为还原剂转移电子的多少进行判断；
（4）提高浸出效率即提高化学反应速率；
（5）分离Co2+和Ni2+时，由于Co2+进入有机相，Ni进入水相，因此，应该选择钴的萃取率高而镍的萃取率低的pH范围；
（6）将钴洗脱进入水相中时，应该使反应向正反应方向移动，同时不能引入新杂质；
（7）根据Ksp（Ni（OH）2的表达式进行计算；
（8）根据表格中所给物质溶解度信息，调节pH应该用碱性物质，但要考虑分离Ni和Li元素不能使Ni和Li元素同时沉淀。
【详解】
（1）LiCoO2中O元素为-2价，Li为+1价，根据化合物中各元素化合价代数和为0进行计算得Co的化合价为+3价；
（2）由流程图中有机相反萃取得到CoSO4，可知LiCoO2与H2O2在酸性条件下发生氧化还原反应，化学方程式为：
2LiCoO2+6H++H2O2=2Co2++O2↑+2Li++4H2O；
（3）1molH2O2作为还原剂转移2mol电子，1molNa2S2O3作为还原剂转移8mol电子，则Na2S2O3的还原效率更高；
（4）提高浸出效率可以适当升高温度，适当增加H2SO4浓度等；
（5）分离Co2+和Ni2+时，由于Co2+进入有机相，Ni进入水相，因此，应该选择钴的萃取率高而镍的萃取率低的pH范围，所以最佳pH是5.5；
（6）将钴洗脱进入水相中时，应该使反应向正反应方向移动，同时，为不引入新杂质，反萃取剂最好选择H2SO4；
（7）c（Ni2+）=
mol/L=0.02mol/L，则开始沉淀时，c（OH-）＝
=
=10-6.5mol/L，则pH=14-6.5=7.5；
（8）根据表格中所给物质溶解度信息，调节pH应该用碱性物质，但要考虑分离Ni和Li元素不能使Ni和Li元素同时沉淀，所以选用NaOH，则Ni（OH）2先沉淀，过滤后滤液中加入NaF生成LiF沉淀。
【点睛】
本题（5）选择合适的pH时，注意读懂图中信息，要根据实验的具体操作情况来分析。
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．氧化剂H2O2在反应时不产生污染物被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注。
I.某实验小组以H2O2分解为例，探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。
在常温下按照如下表所示的方案完成实验。
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）实验①和②的目的是_________________________________。
同学们进行实验时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方法是_________________________（填一种方法即可）。
（2）实验③④⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。
分析该图能够得出的实验结论是________________________________。
II.资料显示，某些金属离子或金属氧化物对H2O2的分解起催化作用。
为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，该实验小组的同学设计了如下图所示的实验装置进行实验。
（1）某同学通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢，实验时可以通过测量_______或______来比较。
（2）0.1gMnO2粉末加入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所示。
请解释化学反应速率变化的原因：
_____________。
请计算H2O2的初始物质的量浓度为________________（保留两位有效数字）。
为探究MnO2在此实验中对H2O2的分解起催化作用，需补做下列实验（无需写出具体操作）：
a._________________；b.___________________。
【答案】探究浓度对反应速率的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）碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率相同时间内产生O2的体积生成相同体积O2所需要的时间随着反应的进行，浓度减小，反应速率减慢0.11mol·L－1MnO2的质量有没有改变MnO2的化学性质有没有改变
【解析】
【详解】
I.
（1）实验①和②中H2O2的浓度不同，其它条件相同，故实验目的是探究浓度对反应速率的影响；实验时没有观察到明显现象是因为反应太慢，那么就要采取措施加快反应，可以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。
（2）从图可以看出产生O2的最终体积相等，但溶液的酸碱性不同，反应速率不同，在碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率。
II.
（1）通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢时可以看相同时间内产生O2的体积，或生成相同体积O2所需要的时间。
（2）从图可以看出，反应开始后，在相同的时间内生成的O2的体积逐渐减小，反应速率变慢，那么造成反应变慢的原因是随着反应的进行，浓度减小，反应速率减慢；反应在进行到4min时O2的体积不再改变，说明反应完全，生成O2的物质的量为：
60×10-3L÷22.4L/mol=2.7×10-3mol，根据反应2H2O2＝2H2O＋O2↑,生成2.7×10-3molO2，需要消耗H2O2的物质的量为5.4×10-3mol，则H2O2的物质的量浓度为：
5.4×10-3mol÷0.05L=0.11mol·L－1；要探究MnO2是不是起到催化作用，根据催化剂在反应中的特点：
反应前后质量和性质没有发生改变，所以需要补做实验来确定MnO2的质量有没有改变、MnO2的化学性质有没有改变。
5．某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
【实验原理】2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO
4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
【实验内容及记录】
实验编号
实验温度
试管中所加试剂及其用量/mL
溶液褪至无色所需时间/min
0.6mol/LH2C2O4溶液
H2O
3mol/L稀H2SO4溶液
0.
05mol/LKMnO4溶液
①
25
3.0
V1
2.0
3.0
1.5
②
25
2.0
3.0
2.0
3.0
2.7
③
50
2.0
V2
2.0
3.0
1.0
（1）请完成此实验设计，其中：
V1=，V2=。
（2）实验①、②探究的是对化学反应速率的影响，根据上
表中的实验数据，可以得到的结论是_________________________________________________________。
（3）探究温度对化学反应速率的影响，应选择________________（填实验编号）。
（4）利用实验1中的数据，计算用KMnO4表示的化学反应速率为____________________。
（5）该小组同学根据经验绘制了n（Mn2+）随时间变化的趋势如图1所示，但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n（Mn2+）
随时间变化的实际趋势如图2所示。
该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并设计以下实验方案继续进行实验探究。
实验编号
实验温度/℃
试管中所加试剂及其用量
再向试管中加入某种固体
溶液褪至无色所需时间/min
0.6mol/LH2C
2O4溶液
H2O
3mol/L稀H2SO4溶液
0.05mol/LKMnO4溶液
④
25
2.0
3.0
2.0
3.0
MnSO4
t
①该小组同学提出的假设是________________________________________________。
②若该小组同学提出的假设成立，应观察到________________________________现象。
【答案】
（1）V1=2.0，V2=3.0（各1分）
（2）浓度（1分），其他条件不变时，增大（减小）反应物浓度，加快（减慢）化学反应速率（2分）。
（3）②③（1分）（4）1.0×10-2mol/（L·min）（2分）（5）①Mn2+对该反应有催化作用（2分）；
②加入MnSO4固体后，KMnO4溶液比实验②更快褪色（2分）。
【解析】
试题分析：
（1）实验①、②探究浓度对反应速率的影响，则其他条件应该是相同的，则V1=2.0mL；实验②、③是探究温度对反应速率的影响，则其他条件应该是相同的，则V2=3.0mL；
（2）根据表中数据可知实验①、②探究的是浓度对化学反应速率的影响，根据上
表中的实验数据，可以得到的结论是其他条件不变时，增大（减小）反应物浓度，加快（减慢）化学反应速率；
（3）根据表中数据可知探究温度对化学反应速率的影响，应选择②③。
（4）草酸的物质的量为：
0.6mol/L×0.003L=0.0018mol，高锰酸钾的物质的量为：
0.05mol/L×0.003L=0.00015mol，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为：
0.0018mol：
0.00015mol=12：
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：
＝0.015mol/L，这段时间内平均反应速率v（KMnO4）=0.015mol/L÷1.5min=0.01mol/（L•min）。
（5）①由图乙可知，反应开始后速率增大的比较快，说明生成物中的MnSO4（或Mn2+）为该反应的催化剂。
②若该小组同学提出的假设成立，则反应速率加快，即加入MnSO4固体后，KMnO4溶液比实验②更快褪色。
【考点定位】本题主要是考查探究影响化学反应速率的因素
【名师点晴】该题的答题关键是注意利用控制变量法进行分析解答。
由于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。
但在分析相关数据时，要注意题给数据的有效性。
6．某小组以醋酸为例探究弱酸的性质。
（1）实验一：
探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响。
①设计实验方案如下表，表中c=________mol·L-1。
编号
酸的种类
酸的浓度/mol·L-1
酸的体积/mL
镁条质量/g
1
醋酸
1.0
10
2.0
2
盐酸
c
10
2.0
②实验步骤：
a）检查装置（下图）的气密性后，添加药品；
b）反应开始后，___________________________（填写操作）；
c）将所记录的数据转化为曲线图（右图）。
③写出0～5min醋酸、盐酸与镁条反应的反应速率变化规律：
____________。
（2）实验二：
现有一瓶醋酸溶液，常温下测定其中醋酸的电离程度（已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分比）。
设计实验方案，将待测物理量和对应的测定方法填写在下表中。
待测物理量
测定方法
①__________
量取25.00mL醋酸溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将0.1000mol·L-1NaOH标准溶液装入碱式滴定管中，滴定至终点，记录数据．重复滴定2次．
②__________
_______________________________________
【答案】1.0每隔1min记录一次生成H2的体积醋酸与镁条反应的速率随时间变化不明显；盐酸与镁条反应开始阶段反应速率很快，一段时间后反应速率明显减小醋酸溶液的物质的量浓度H+的物质的量浓度取适量醋酸溶液于烧杯中，用pH计测定溶液pH
【解析】
【分析】
（1）①要探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响，则必须保持其他影响反应速率的因素保持一致，据此分析C的数值；
②据图可知，是要通过测量在相同的时间内收集到的氢气体积的大小来测量反应速率，据此分析反应开始后的操作；
③通过图象来分析单位时间内氢气的体积的变化可知醋酸、盐酸与镁条反应的速率的变化情况；
（2）醋酸的电离程度是已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分比，故要求醋酸的电离程度，故应测出醋酸溶液的浓度和溶液中H+的浓度，据此分析。
①根据测定方法可知，此为酸碱中和滴定，可测出醋酸溶液的浓度；碱液应盛放在碱式滴定管中；
②由于①能测出醋酸溶液的浓度，故此步实验的目的是测量溶液中H+的浓度，而若较精确的测量溶液的pH，用pH计。
【详解】
（1）①要探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响，则必须保持其他影响反应速率的因素保持一致，故醋酸和盐酸的浓度应相同，故C也应为1.0mol/L，故答案为：
1.0；
②据图可知，是要通过测量在相同的时间段内收集到的氢气体积的大小来测量反应速率，故在反应开始后，应每隔1min记录一次生成H2的体积，故答案为：
每隔1min记录一次生成H2的体积；
③通过图象分析可知，单位时间内醋酸与镁条反应生成氢气的体积变化很小，即醋酸与镁条的反应速率变化不大；而盐酸与镁条的反应一开始很快，一段时间后，单位时间内生成的氢气的体积明显变小，即反应速率明显减小，故答案为：
醋酸与镁条反应的速率随时间变化不明显，盐酸与镁条反应开始阶段反应速率很快，一段时间后反应速率明显减小；
（2）醋酸的电离程度是已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分比，故要求醋酸的电离程度，故应测出醋酸溶液的浓度和溶液中H+的浓度。
①根据测定方法可知，此为酸碱中和滴定，所给的NaOH溶液是标准液，即醋酸是待测液，通过滴定，可测出醋酸溶液的浓度，故答案为：
醋酸溶液的物质的量浓度；
②由于①能测出醋酸溶液的浓度，故此步实验的目的是测量溶液中H+的浓度，而若较精确的测量溶液的pH，应该用pH计，方法是取适量醋酸溶液于烧杯中，用pH计测定溶液pH，故答案为：
H+的物质的量浓度；取适量醋酸溶液于烧杯中，用pH
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