高考化学备考之化学反应与能量压轴突破训练培优 易错 难题篇附详细答案.docx
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高考化学备考之化学反应与能量压轴突破训练培优易错难题篇附详细答案
高考化学备考之化学反应与能量压轴突破训练∶培优易错难题篇附详细答案
一、化学反应与能量练习题（含详细答案解析）
1．以氯化钾和硫酸亚铁为原料生产硫酸钾和氧化铁红颜料，其主要流程如下：
已知：
NH4HCO3溶液呈碱性，30℃以上NH4HCO3大量分解。
（1）NH4HCO3溶液呈碱性的原因是_____________________________________。
（2）写出沉淀池I中反应的化学方程式_____________________________，该反应必须控制的反应条件是________________________________________。
（3）检验沉淀池I中Fe2+沉淀是否完全的方法是_____________________。
（4）酸化的目的是______________________________。
（5）在沉淀池II的反应中，为使反应物尽可能多地转化为生成物，可在反应过程中加入___。
a．（NH4）2SO4 b．KCl c．丙醇 d．水
（6）N、P、K、S都是植物生长所需的重要元素。
滤液A可做复合肥料，因为其中含有_____________等元素。
【答案】NH4+的水解程度小于HCO3-的水解程度2NH4HCO3 +FeSO4 → FeCO3↓+（NH4）2SO4 +CO2↑+H2O反应温度低于30℃取沉淀池I的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无红色出现，说明沉淀完全除去溶液中的HCO3-cN、S、K
【解析】
【分析】
FeSO4与NH4HCO3发生双水解反应生成碳酸亚铁、硫酸铵、二氧化碳等，然后过滤得到碳酸亚铁，碳酸亚铁在空气中加热得到氧化铁，因滤液中含有NH4HCO3，向滤液中加入硫酸，可除去
，此时溶液中溶质为硫酸铵、硫酸，向溶液中加入足量KCl，此时溶液中因硫酸钾的溶解度较氯化铵低而发生沉淀，然后过滤，得到硫酸钾固体，以此解答。
【详解】
（1）NH4HCO3溶液中铵根离子水解显示酸性，碳酸氢根离子水解显示碱性，
的水解程度小于
的水解程度，所以NH4HCO3溶液呈碱性，故答案为：
的水解程度小于
的水解程度；
（2）碳酸氢根离子和亚铁离子之间发生双水解反应生成碳酸亚铁沉淀，并放出二氧化碳，反映的原理方程式为：
2NH4HCO3+FeSO4=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O，为防止较高温度下碳酸氢铵的分解，要注意温度的选择，故答案为：
2NH4HCO3+FeSO4=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；反应温度低于30℃；
（3）亚铁离子可以被氯气氧化为三价铁离子，亚铁离子遇到硫氰酸钾不显色，但是三价铁遇到硫氰酸钾显示红色，检验沉淀池I中Fe2+沉淀是否完全的方法是：
取沉淀池I的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无红色出现，说明沉淀完全，故答案为：
取沉淀池I的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无红色出现，说明沉淀完全；
（4）沉淀池Ⅰ中，除了生成的碳酸亚铁之外，溶液中含有过量的碳酸氢铵，加入酸，酸化的目的是除去溶液中的
，故答案为：
除去溶液中的
；
（5）由题目看出在沉淀池II中生成的K2SO4为固体，而K2SO4在无机溶剂中溶解度是比较大的，要想使K2SO4析出只能降低其溶解度所以加入醇类溶剂目的降低K2SO4的溶解度，故选：
c；
（6）滤液A的成分中含有（NH4）2SO4以及KCl，即其中含有N、S、K元素，属于复合肥料，故答案为：
N、S、K。
2．
（1）反应3Fe（s）+4H2O（g）
Fe3O4（s）+4H2（g）在一容积可变的密闭容器中进行，试回答：
（填“加快”、“不变”或“减慢”）。
①保持体积不变充入Ne，其反应速率___。
②保持压强不变充入Ne，其反应速率____。
（2）在一定条件下发生反应：
6NO（g）+4NH3（g）
5N2（g）+6H2O（g）。
某次实验中测得容器内NO及N2的物质的量随时间变化如图所示，图中v（正）与v（逆）相等的点为__（选填字母）。
（3）一定条件下，在2L密闭容器内，发生反应2NO2（g）
N2O4（g），n（NO2）随时间变化如下表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
n（NO2）/mol
0.040
0.020
0.010
0.005
0.005
0.005
①用NO2表示0～2s内该反应的平均速率为___。
②在第5s时，NO2的转化率为__。
【答案】不变减慢cd0.0075mol·L-1·s-187.5%
【解析】
【分析】
【详解】
（1）①保持体积不变充入Ne，各反应物和生成物的浓度不变，故反应速率不变；
②保持压强不变充入Ne，容器体积变大，各物质浓度减小，反应速率减慢；
（2）反应达到平衡时正逆反应速率相等，据图可知t2时刻后N2和NO的物质的量不再改变，说明反应到达平衡，所以c、d两个点v（正）与v（逆）相等；
（3）①2s内△n（NO2）=0.04mol-0.01mol=0.03mol，容器体积为2L，所以反应速率为
=0.0075mol·L-1·s-1；
②第5s时，△n（NO2）=0.04mol-0.005mol=0.035mol，转化率为
=87.5%。
【点睛】
判断通入惰性气体或者改变压强对反应速率的影响时，关键看是否改变了反应物和生成物中气体的浓度，若浓度改变则影响反应速率，若浓度不变则不影响反应速率。
3．在一定温度下，体积为2L的密闭容器中，NO2和N2O4之间发生反应：
2NO2（g）（红棕色）
N2O4（g）（无色），如图所示。
（1）曲线_____________（填“X”或“Y”）表示N2O4的物质的量随时间的变化曲线。
（2）3min内，以X的浓度变化表示的平均反应速率为_____________。
（3）下列措施能使该反应速率加快的是________。
①升高温度②减小容器体积③通入N2O4④通入Ar使压强增大⑤通入HCl气体
A．①③④B．①②③C．①④⑤D．①②④
（4）此反应在该条件下达到限度时，X的转化率为________。
（5）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是____________（填标号）。
A．容器内压强不再发生变化B．混合气体的密度不变
C．容器内混合气体原子总数不变D．混合气体的平均相对分子质量不变
E．v（NO2）=2v（N2O4）F．相同时间内消耗nmol的Y的同时消耗2nmol的X
【答案】Y0.1mol·L－1·min－1B60%A、D、F
【解析】
【分析】
【详解】
（1）据图可知相同时间内△n（X）是△n（Y）的两倍，根据方程式2NO2（g）
N2O4（g）可知单位时间内NO2的变化量更大，所以Y代表N2O4的物质的量随时间的变化曲线；
（2）X代表NO2，3min内，v（NO2）=
=0.1mol·L－1·min－1；
（3）①升高温度可以增大活化分子百分含量，增大反应速率，故正确；
②减小容器体积，各物质浓度增大，反应速率加快，故正确；
③通入N2O4，平衡逆向移动，反应物和生成物浓度均增大，反应速率加快，故正确；
④通入Ar使压强增大，各物质的浓度没有发生改变，反应速率不变，故错误；
⑤通入HCl气体，各物质的浓度没有发生改变，反应速率不变，故错误；
综上所述选①②③，答案为B；
（4）据图可知初始X的物质的量为1mol，平衡时X的物质的量为0.4mol，转化率为
=60%；
（5）A．容器恒容，平衡移动时气体的总物质的量发生改变，所以未达到平衡时体系内压强会变，压强不变时说明反应达到平衡，故A正确；
B．气体总体积不变，总质量不变，所以密度一直不变，故B错误；
C．反应物和生成物均为气体，根据质量守恒定律可知平衡移动时原子总数不变，故C错误；
D．气体总质量不变，平衡移动时气体总的物质的量会发生改变，所以气体平均相对分子质量会变，当气体平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡，故D正确；
E．未指明是正反应速率还是逆反应速率，故E错误；
F．相同时间内消耗nmol的Y的同时消耗2nmol的X即反应的正逆反应速率相等，说明反应达到平衡，故F正确；
综上所述选A、D、F。
【点睛】
判断压强是否影响反应速率时关键是要看压强的改变是否改变了反应物和生成物的浓度，若改变了则压强的改变影响反应速率，若不改变，则压强的变化不影响反应速率。
4．汽车尾气中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃烧所产生的CO。
为了减轻大气污染科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，即2NO+2CO
2CO2+N2。
为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率，t1℃下，在一等容的密闭容器中，用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如表（CO2和N2的起始浓度为0）。
时间（s）
0
1
2
3
4
5
c（NO）（×10-4，mol/L）
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
c（CO）（×10-3，mol/L）
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
回答下列问题：
（1）已知在上述反应中，反应物总能量大于生成物总能量，则正反应是___反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）前3s内的平均反应速率：
v（N2）=___。
（3）t1℃时该反应的平衡常数表达式：
K=___。
（4）假设在密闭容器中该反应达到平衡后，改变下列条件，能提高NO转化率的是___（选填答案编号）。
a.选用更有效的催化剂b.升高反应体系的温度
c.降低反应体系的温度d.缩小容器的体积
【答案】放热1.42×10-4mol/（L·s）
c、d
【解析】
【分析】
（1）根据图示所给的反应物总能量与生成物总能量大小关系进行分析；
（2）同一反应同一时段内各物质反应速率之比等于计量数之比，v（N2）=
v（NO）；
（3）根据平衡常数的概念进行书写；
（4）根据影响平衡移动的规律进行分析。
【详解】
（1）反应物总能量大于生成物总能量，则该反应为放热反应；
（2）同一反应同一时段内各物质反应速率之比等于计量数之比，所以前3s内的平均反应速率v（N2）=
v（NO）=
×
=1.42×10-4mol•L-1•s-1；
（3）根据平衡常数的概念可知反应 2NO+2CO
2CO2+N2的K=
；
（4）a．选用更有效的催化剂，不能使平衡发生移动，故错误；
b．因反应放热，升高反应体系的温度，则平衡逆向移动，转化率减小，故错误；
c．降低反应体系的温度，平衡正向移动，转化率增大，故正确；
d．缩小容器的体积，平衡正向移动，转化率增大，故正确；
故答案为：
cd。
5．氮的单质及其化合物性质多样，用途广泛。
完成下列填空：
科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2：
2NO+2CO
2CO2+N2+Q（Q＞0）。
在某温度下测得该反应在不同时间的CO浓度如下表：
浓度（mol/L）
时间（s）
0
1
2
3
4
5
c（CO）
3.60×10-3
3.05×10-3
2.85×10-3
2.75×10-3
2.70×10-3
2.70×10-3
（1）该反应平衡常数K的表达式为___；温度升高，K值___（选填“增大”“减小”“不变”）；前2s的平均反应速率v（N2）=___；若上诉反应在密闭容器中发生，达到平衡时能提高NO转化率的措施之一是___。
（2）工业合成氨的反应温度选择500℃左右的原因是___。
（3）实验室在固定容积的密闭容器中加入1mol氮气和3mol氢气模拟工业合成氨，反应在一定条件下已达到平衡的标志是___。
A．N2、H2、NH3的浓度之比为1：
3：
2
B．容器内的压强保持不变
C．N2、H2、NH3的浓度不在变化
D．反应停止，正、逆反应的速率都等于零
（4）常温下向1molHCl的稀盐酸中缓缓通入1molNH3（溶液体积变化忽略不计），反应结束后溶液中离子浓度由大到小的顺序是___；在通入NH3的过程中溶液的导电能力___（选填“变大”“变小”“几乎不变”）
【答案】
减小1.875×10-4mol/（L·s）增大压强（或其它合理答案）催化剂在500℃左右具有最佳活性BCc（Cl-）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH-）几乎不变
【解析】
【分析】
（1）根据平衡常数和化学反应速率（
）的相关公式进行计算；
（2）工业合成氨的反应温度选择500℃左右的主要原因是催化剂在500℃左右具有最佳活性；
（3）根据化学平衡状态的特征判断，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（4）二者恰好反应生成氯化铵，水解方程式为NH4++H2O
NH3.H2O+H+，溶液呈酸性，进行分析。
【详解】
（1）平衡常数等于生成物浓度的系数次幂之积除以反应浓度系数次幂之积，根据反应2NO（g）+2CO（g）
2CO2（g）+N2（g），平衡常数
；该反应为放热反应，温度升高时平衡逆向移动，所以平衡常数减小；根据速率之比等于各物质系数比可知：
v（CO）=
，前2s内的平均反应速率v（N2）=v（CO）/2=1.875×10-4mol/（L·s）；一氧化氮的转化率变大,说明平衡正向移动可以通过增大压强，使平衡正向移动，故答案为：
；减小；1.875×10-4mol/（L·s）；增大压强（或其它合理答案）；
（2）工业合成氨的反应温度选择500℃左右的主要原因是催化剂在500℃左右具有最佳活性，故答案为：
催化剂在500℃左右具有最佳活性；
（3）A.浓度之比为1：
3：
2，并不是不变，不能判断是否平衡，A项错误；
B.反应正向进行，体积减小，当压强不变时，已经到达平衡，B项正确；
C.N2、H2、NH3的浓度不再变化，已经到达平衡，C项正确；
D.可逆反应达到平衡时，正、逆反应的速率相等，但不会等于零，D项错误；故答案为：
BC；
（4）二者恰好反应生成氯化铵，水解方程式为NH4++H2O
NH3.H2O+H+，溶液呈酸性，即c（H+）>c（OH-），根据溶液呈电中性有:
c（NH4+）+c（H+）=c（OH-）+c（Cl-），因为c（H+）>c（OH-），所以c（Cl-）>c（NH4+），故离子浓度大小关系为:
c（Cl-）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH-）；溶液中离子浓度几乎不变，所以导电能力几乎不变，故答案为：
c（Cl-）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH-）；几乎不变。
【点睛】
本题易错点（3）注意平衡状态的判断，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。
6．请运用原电池原理设计实验,验证Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。
请写出电极反应式。
（1）负极__________________________
（2）正极__________________________________
（3）并在方框内画出实验装置图,要求用烧杯和盐桥,并标出外电路中电子流向。
________________________________
【答案】Cu−2e−=Cu2+2Fe3++2e−=2Fe2+
【解析】
【分析】
Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，反应中Cu被氧化，为原电池的负极，则正极可为碳棒或不如Cu活泼的金属，电解质溶液为氯化铁溶液，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，以此解答该题。
【详解】
Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，
（1）Cu被氧化，为原电池的负极，负极反应为Cu−2e−=Cu2+；
（2）正极Fe3+被还原，电极方程式为2Fe3++2e−=2Fe2+；
（3）正极可为碳棒，电解质溶液为氯化铁，则原电池装置图可设计为
，电子从铜极流向碳极。
【点睛】
设计原电池时，根据具体的氧化还原反应，即2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，然后拆成两个半反应，化合价升高的发生氧化反应，作负极，化合价降低的发生还原反应，作正极，原电池的本质就是自发进行的氧化还原反应，由于反应在一个烧杯中效率不高，所以可以设计为氧化还原反应分别在两极发生。
7．在A、B两个恒容密闭容器中发生反应：
2NO2⇌2NO+O2反应过程中NO2的物质的量随时间变化的状况如图所示：
（1）若A容器的体积为5L，反应经6min达到平衡状态，则0~6min内以O2浓度变化表示的反应速率为___________。
（2）该反应化学平衡常数K=__________（写出表达式）。
（3）说明该反应已达到平衡状态的是_______。
A．v正（NO2）=v逆（NO） B．c（NO2）=c（NO）
C．气体的平均摩尔质量不变 D．气体的密度保持不变
（4）若A、B两容器中只是温度不同，则TA____TB（填“>”或“<”），请写出一条能提高二氧化氮转化率的措施_____________。
【答案】0.002mol/（L•min）
AC＜升高温度（或减小压强）
【解析】
【分析】
（1）根据
计算反应速率；
（2）平衡常数是可逆化学反应达到平衡状态时生成物与反应物的浓度（方程式系数幂次方）乘积比或反应产物与反应底物的浓度（方程式系数幂次方）乘积比。
（3）反应达到平衡状态，各组分的浓度不随着时间的变化而变化，正逆反应速率相等，根据化学平衡状态的特征结合变量不变的状态是平衡状态来回答；
（4）温度越高达到平衡所需时间越短，不增加NO2的物质的量使平衡右移即可增大其转化率。
【详解】
（1）据图可知初始时n（NO2）=0.30mol，平衡时n（NO2）=0.18mol，△n（NO2）=0.12mol，△c（NO2）=
，则
，同一反应中反应速率之比等于化学计量数之比，所以v（O2）=0.002mol/（L•min），故答案为：
0.002mol/（L•min）；
（2）根据平衡常数的定义可知该反应的平衡常数K=
，故答案为：
；
（3）A．反应平衡时v正（NO2）=v逆（NO2） ，同一反应反应速率之比等于计量数之比，所以v逆（NO2）=v逆（NO） ，所以v正（NO2）=v逆（NO） ，可以说明反应已达平衡；
B．反应过程中c（NO2）减小，c（NO）增大，某一时刻二者可能相等，但不能说明反应平衡；
C．反应过程中气体总质量不变，但气体的物质的量在改变，即平均摩尔质量会变，所以当气体的平均摩尔质量不变时可以说明反应平衡；
D．气体总质量不变，体积不变，故密度一直不变，所以密度不变时不能说明反应平衡；
故答案为：
AC；
（4）根据图可知容器B达到平衡所需时间更短，反应速率更大，温度更高，且平衡时二氧化氮浓度更低，说明温度升高平衡右移，正反应为吸热反应，升高温度可使平衡右移，增大二氧化氮的转化率，该反应为压强减小的反应，故减小压强可使平衡右移，增大二氧化氮的转化率，故答案为：
＜；升高温度（或减小压强）。
【点睛】
同一反应中不同物质表示的反应速率之比等于计量数之比，直接求某物质的反应速率不好求时可以通过求其他物质的反应速率来推算。
8．在800℃时，2L密闭容器内发生反应：
2NO（g）＋O2（g）⇌2NO2（g），反应体系中，一氧化氮的物质的量随时间的变化如表所示：
时间/s
0
1
2
3
4
5
n（NO）/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
（1）如图表示NO2的物质的量浓度变化的曲线是________。
（2）用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝__________。
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是________。
A．v（NO2）＝2v（O2）
B．容器内压强保持不变
C．容器内气体质量不变
D．容器内密度保持不变
【答案】b1.5×10－3mol·L－1·s－1B
【解析】
【分析】
（1）从图象分析，随反应时间的延长，各物质的浓度不再不变，且反应物没有完全反应，是可逆反应，根据一氧化氮物质的量的变化知，该反应向正反应方向移动，则二氧化氮的物质的量在不断增大，且同一时间段内，一氧化氮减少的物质的量等于二氧化氮增加的物质的量；
（2）根据△v=
计算一氧化氮的反应速率，再结合同一化学反应同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算氧气的反应速率；
（3）化学平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变。
【详解】
（1）从图象分析，随反应时间的延长，各物质的浓度不再不变，且反应物没有完全反应，所以反应为可逆反应，根据一氧化氮物质的量的变化知，该反应向正反应方向移动，则二氧化氮的物质的量在不断增大，且同一时间段内，一氧化氮减少的物质的量等于二氧化氮增加的物质的量，所以表示NO2的变化的曲线是b；
故答案为：
b；
（2）0∼2s内v（NO）=
=0.0030mol/（L.min），同一化学反应同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，所以氧气的反应速率为0.0015mol/（L⋅s）；
故答案为：
0.0015mol/（L⋅s）；
（3）A.反应速率之比等于化学方程式计量数之比，v（NO2）＝2v（O2）为正反应速率之比，不能说明正逆反应速率相同，无法判断正逆反应速率是否相等，故A错误；
B.反应前后气体体积不同，压强不变说明正逆反应速率相等，各组分浓度不变，故B正确；
C.恒容容器，反应物生成物都是气体质量不变，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D.恒容容器，反应物生成物都是气体质量不变，体积不变，所以密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故选B；
故答案为：
B。
9．微型纽扣电池在现代生活中应用广泛。
有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应是Zn＋Ag2O＝ZnO＋2Ag。
请回答下列问题。
（1）该电池属于_________电池（填“一次”或“二次”）。
（2）负极是_________，电极反应式是__________________________。
（3）使用时，正极区的pH_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_____。
（填字母）
A．C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g） △H>0
B．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H2O
（1） △H<0
C．2CO（g）+O2（g）=2CO2
（1） △H<0
（5）以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其负极的电极反应式为__________。
【答案】一次ZnZn-2e-+2OH-=ZnO+H2O增大C
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