上海高考化学压轴题专题复习化学反应速率与化学平衡的综合.docx
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上海高考化学压轴题专题复习化学反应速率与化学平衡的综合
上海高考化学压轴题专题复习——化学反应速率与化学平衡的综合
一、化学反应速率与化学平衡
1．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。
2．影响化学反应速率的因素很多，某校化学小组用实验的方法进行探究。
实验一：
他们只利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸（0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L）。
设计实验方案来研究影响反应速率的因素。
甲同学研究的实验报告如下表
实验步骤
现象
结论
①分别取等体积的2mol/L的硫酸于试管中②
反应速率Mg＞Fe，Cu不反应
金属的性质越活泼，反应速率越快
（1）甲同学表中实验步骤②为____________________
（2）甲同学的实验目的是：
在相同的温度下，__________________________________。
实验二：
乙同学为了更精确的研究浓度对反应速率的影响，利用下图所示装置进行定量实验。
（3）乙同学在实验中应该测定的数据是______________。
（4）乙同学完成该实验应选用的实验药品是______________________；该实验中不选用某浓度的硫酸，理由是_________________________。
【答案】分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg研究金属（或反应物）本身的性质与反应速率的关系一定时间内产生气体的体积（或产生一定体积的气体所需时间）Mg（或Fe）和0.5mol/L硫酸和2mol/L硫酸常温下Mg与18.4mol/L硫酸反应生成SO2，Fe在18.4mol/L硫酸中钝化
【解析】
【分析】
（1）要比较金属和稀硫酸的反应快慢，则应该使金属的形状和大小都是相同的，即分别投入形状、大小相同的Cu、Fe、Mg；
（2）根据步骤和现象，目的是探究金属（反应物）本身的性质与反应速率的关系；
（3）要定量研究，需要测定一定时间内产生气体的体积（或产生一定体积的气体所需要的时间）；
（4）浓硫酸和金属反应不能生成氢气，而铜与稀硫酸又不反应，所以选择的药品是Mg（或Fe）、0.5ol/L硫酸和2mol/L硫酸。
常温下Mg与18.4mol/L硫酸反应生成SO2；Fe在18.4mol/L硫酸中钝化。
【详解】
（1）根据表中的信息得出该同学的实验目的是研究反应物本身的性质对反应速率的关系对反应速率的影响，根据表中数据可知，硫酸的浓度相同，不同金属的规格应相同，故答案为：
分别投入大小、形状相同的Al、Fe、Mg；
（2）根据表中的信息可知该同学的实验目的是研究反应物本身的性质对反应速率的关系对反应速率的影响，故答案为：
研究金属（或反应物）本身的性质与反应速率的关系；
（3）乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，根据速率公式可知应该测定的实验数据是测定一定时间产生气体的体积或测定产生一定体积的气体所需时间，故答案为：
一定时间内产生气体的体积（或产生一定体积的气体所需时间）；
（4）由题意可知实验中应选用的实验药品是金属和酸，因浓硫酸和铁发生钝化现象而影响判断，所以完成该实验应选用的实验药品是Mg（或Fe）和0.5mol/L、2mol/L的硫酸；常温下，浓硫酸能够使Fe钝化，Mg发生氧化还原反应不生成氢气，而生成二氧化硫，不能判断影响化学反应速率的因素，故答案为：
Mg（或Fe）和0.5mol/L、2mol/L的硫酸；常温下Mg与18.4mol/L硫酸反应生成SO2，Fe在18.4mol/L硫酸中钝化。
3．为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图1、2所示的实验。
请回答相关问题。
（1）定性分析：
如图1可通过观察_______，定性比较得出结论。
有同学提出将FeCl3改为0.05mol/LFe2（SO4）3更为合理，其理由是_______。
（2）定量分析：
如图2所示，实验时均生成40mL气体，其它可能影响实验的因素均已忽略。
实验中需要测量的数据是_________。
（3）加入0.10molMnO2粉末于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3所示。
①写出H2O2在二氧化锰作用下发生反应的化学方程式________________。
②实验时放出气体的总体积是________mL。
③A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为：
___＞___＞___＞___。
解释反应速率变化的原因___________________。
④H2O2的初始物质的量浓度是___________（请保留两位有效数字）。
【答案】产生气泡的快慢消除阴离子不同对实验的干扰产生40mL气体所需的时间2H2O2
2H2O+O2↑60DCBA随着反应的进行，H2O2浓度减小，反应速率减慢0.11mol/L
【解析】
【详解】
⑴该反应中产生气体，所以可根据生成气泡的快慢判断；氯化铁和硫酸铜中阴阳离子都不同，无法判断是阴离子起作用还是阳离子起作用；硫酸钠和硫酸铜阴离子相同，可以消除阴离子不同对实验的干扰，答案为：
两支试管中产生气泡的快慢；消除阴离子不同对实验的干扰；
⑵仪器名称分液漏斗，检查气密性的方法：
关闭分液漏斗的活塞，将注射器活塞向外拉出一段，过一会后看其是否回到原位；该反应是通过生成气体的反应速率分析判断的，所以根据v=
知，需要测量的数据是产生40ml气体所需要的时间，答案为：
分液漏斗，关闭分液漏斗的活塞，将注射器活塞向外拉出一段，过一会后看其是否回到原位；产生40ml气体所需要的时间。
⑶从曲线的斜率可排知，反应速率越来越小，因为反应速率与反应物浓度成正比，随着反应的进行，反应物浓度逐渐降低，反应速率逐渐减小；
①在二氧化锰作催化剂条件下，双氧水分解生成水和氧气，反应方程式为：
2H2O2
2H2O+O2↑；
②根据图象知，第4分钟时，随着时间的推移，气体体积不变，所以实验时放出气体的总体积是60mL；
③根据图象结合v=
知，A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D＞C＞B＞A；
反应速率与反应物浓度成正比，随着反应的进行，反应物浓度逐渐降低，反应速率逐渐减小，
④设双氧水的物质的量为x，
2H2O2
2H2O+O2↑
2mol22.4L
x0.06L
x=
=0.0054mol，
所以其物质的量浓度=
=0.11mol·L-1，故答案为0.11mol·L-1．
4．某研究性学习小组向一定量的NaHSO3溶液（加入少量淀粉）中加入稍过量的KIO3溶液，一段时间后，溶液突然变蓝色。
为进一步研究有关因素对反应速率的影响，探究如下。
（1）查阅资料知NaHSO3与过量KIO3反应分为两步进行，且其反应速率主要由第一步反应决定。
已知第一步反应的离子方程式为IO3—+3HSO3—===3SO42—+I—+3H+，则第二步反应的离子方程式为________________。
（2）通过测定溶液变蓝所用时间来探究外界条件对该反应速率的影响，记录如下。
编号
0.01mol/L
NaHSO3溶液/mL
0.01mol/LKIO3
溶液/mL
H2O/mL
反应温度
/℃
溶液变蓝所用时间t/s
①
6.0
10.0
4.0
15
t1
②
6.0
14.0
0
15
t2
③
6.0
a
b
25
t3
①实验①②是探究_______________对反应速率的影响，表中t1______t2（填“>”、“=”或“<”）;
②实验①③是探究温度对反应速率的影响，表中a=________，b=________。
、
（3）将NaHSO3溶液与KIO3溶液在恒温条件下混合，用速率检测仪检测出起始阶段反应速率逐渐增大。
该小组对其原因提出如下假设，请你完成假设二。
假设一：
生成的SO42—对反应起催化作用；
假设二：
______________________________；
……
（4）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。
实验步骤（不要求写出具体操作过程）
预期实验现象和结论
在烧杯甲中将一定量的NaHSO3溶液与KIO3溶液混合，用速率检测仪测定起始时的反应速率v（甲）
在烧杯乙中先加入少量①____________，其他条件与甲完全相同，用速率检测仪测定起始时的反应速率v（乙）
②若v（甲）____v（乙），则假设一不成立
③若v（甲）___v（乙），则假设一成立（填“>”、“=”或“<”）
【答案】IO3—+5I—+6H+=3I2+3H2OKIO3溶液的浓度>10.04.0生成的I—或H+对反应起催化作用Na2SO4粉末=<
【解析】
【分析】
【详解】
（1）根据信息，溶液变蓝，说明产生I2，离子反应方程式为：
IO3－+5I－+6H＋=3I2+3H2O；
（2）探究影响反应速率的因素，要求其他条件不变，通过①②对比，KIO3浓度不同，因此实验探究KIO3溶液的浓度对反应速率的影响，浓度越高，反应速率越快，即t1>t2，a=10.0，b=4.0；
（3）生成的I－或H＋对反应起催化作用；
（4）①研究SO42－做催化剂，因此①中加入Na2SO4粉末；②当反应速率相等，假设一不相等，若v（甲）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．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。
7．毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），实验室利用毒重石制备BaCl2•2H2O的流程如下：
（1）毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是____________________。
实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的______________。
a．烧杯b．容量瓶c．玻璃棒d．滴定管
（2）加入NH3•H2O调节pH=8可除去_____（填离子符号），滤渣Ⅱ中含______（填化学式）。
加入H2C2O4时应避免过量，原因是_________________。
已知：
Ksp（BaC2O4）=1.6×10﹣7，Ksp（CaC2O4）=2.3×10﹣9
Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀时的pH
13.9
11.1
3.2
（3）利用间接酸碱滴定法可测定Ba2+的含量，实验分两步进行。
已知：
2CrO42﹣+2H+═Cr2O72﹣+H2OBa2++CrO42﹣═BaCrO4↓
步骤Ⅰ：
移取xml一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用bmol•L﹣1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加的盐酸体积为V0mL。
步骤Ⅱ：
移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中，加入xmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2+完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用bmol•L﹣1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1mL。
滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的______________（填“上方”或“下方”）。
BaCl2溶液的浓度为______________mol•L-1，若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2+浓度测量值将______________（填“偏大”或“偏小”）。
【答案】增大接触面积从而使反应速率加快acFe3+Mg（OH）2、Ca（OH）2H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少上方
偏大
【解析】
【分析】
制备BaCl2•2H2O的流程：
毒重石的主要成分BaCO3（含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质），向其中加盐酸溶解，碳酸钡和盐酸反应：
BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O，然后加入氨水，调节溶液的pH为8，由于Fe3+完全沉淀时的pH为3.2，此时只有Fe3+完全沉淀，所以滤渣1为Fe（OH）3，溶液中主要含Ca2+、Mg2+、Ba2+，再加入氢氧化钠溶液调节pH=12.5，Ca2+完全沉淀时的pH为13.9，Mg2+完全沉淀时的pH为11.1，Mg2+完全沉淀，Ca2+部分沉淀，滤渣Ⅱ中含Mg（OH）2、Ca（OH）2；溶液中主要含Ca2+、Ba2+，然后再加入H2C2O4，得到CaC2O4沉淀，除去Ca2+，将滤液蒸发浓缩冷却结晶可得到BaCl2•2H2O。
（1）可以通过增大固体反应物的接触面积方法增大反应速率；根据配制物质的量浓度溶液的要求确定需要使用的仪器；
（2）根据流程图和表中数据分析加入NH3•H2O调节pH=8，利用不同金属阳离子形成沉淀的pH的不同，确定沉淀的成分及去除的离子；结合加入H2C2O4的量的多少，分析发生的反应及造成的影响；
（3）根据滴定管的构造分析0刻度在滴定管的位置；利用间接酸碱滴定法可测定Ba2+的含量，实验分两步进行，根据反应中物质的相应量的关系，计算出BaCl2溶液的浓度；然后根据操作分析消耗标准溶液的体积多少，判断误差，据此判断。
【详解】
（1）毒重石是固体物质，由于化学反应的速率与反应物的接触面积有关，所以可以将毒重石在用盐酸浸取前充分研磨的方法，增大反应物的接触面积，提高反应速率；在实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸，需先计算出浓盐酸的体积和水的体积，用量筒量取；浓盐酸稀释为稀盐酸，需用烧杯作为容器，并用玻璃棒搅拌加速溶解，所以除量筒外还需使用量筒、玻璃棒，选项是ac；
（2）根据流程图和表中数据可知：
Fe3+完全沉淀时的pH为3.2，加入氨水，调节溶液的pH为8，发生反应：
Fe3++3NH3•H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+，Fe3+完全沉淀，滤渣1为Fe（OH）3；
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