备战高考化学与化学反应速率与化学平衡有关的压轴题及答案解析.docx

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备战高考化学与化学反应速率与化学平衡有关的压轴题及答案解析

备战高考化学与化学反应速率与化学平衡有关的压轴题及答案解析

一、化学反应速率与化学平衡

1．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

。

2．以环已醇（

）为原料制取己二酸[HOOC（CH2）4COOH]的实验流程如下：

其中“氧化”的实验过程：

在250mL四口烧瓶中加入50mL水和3.18g碳酸钠，低速搅拌至碳酸钠溶解，缓慢加入9.48g（约0.060mol）高锰酸钾，按图示搭好装置，打开电动搅拌，加热至35℃，滴加3.2mL（约0.031mol）环己醇，发生的主要反应为

KOOC（CH2）4COOKΔH<0

（1）“氧化”过程应采用___________加热。

（填标号）

A．热水浴B．酒精灯C．煤气灯D．电炉

（2）“氧化”过程，不同环己醇滴加速度下，溶液温度随时间变化曲线如图，为保证产品纯度，应选择的滴速为___________s/滴。

（3）为证明“氧化”反应已结束，在滤纸上点1滴混合物，若观察到_____，则表明反应已经完成.

（4）“趁热抽滤”后，用________进行洗涤。

（5）室温下，相关物质溶解度如表。

“蒸发浓缩”过程中，为保证产品纯度及产量，应浓缩溶液体积至__（填标号）。

化学式

己二酸

NaCl

KCl

溶解度g/100g水

1.44

35.1

33.3

A．5mLB．10mLC．15mLD．20mL

（6）称取已二酸（Mr=146g/mol）样品0.2920g，用新煮沸的50mL热水溶解，滴入2滴酚酞试液，用0.2000mol/LNaOH溶液滴定至终点，进行平行实验及空白实验后，消耗NaOH的平均体积为19.70mL.

①NaOH溶液应装于_______（填仪器名称）.

②己二酸样品的纯度为___________.

【答案】A25未出现紫红色热水C碱性滴定管98.5%

【解析】

【详解】

（1）由题可知，“氧化”过程中反应温度为35℃，因此应采用热水浴加热，

故答案为：

A；

（2）为保证反应温度的稳定性（小于50℃），由图可知，最好采用25s/滴，

故答案为：

25；

（3）0.031mol环己醇完全氧化为KOOC（CH2）4COOK，失去电子0.031mol×8=0.248mol，而0.06mol高锰酸钾在碱性条件下完全反应转移电子0.18mol（KMnO4→MnO2），由此可知，高锰酸钾先消耗完，若证明“氧化”反应已结束，在滤纸上点1滴混合物，若观察到未出现紫红色，则说明已经完成，

故答案为：

未出现紫红色；

（4）趁热抽滤后，应用热水进行洗涤，

故答案为：

热水；

（5）溶液中杂质KCl的质量为：

0.06mol×（39+35.5）g/mol=4.47g，完全溶解KCl所需水的体积为：

mL=13.42mL，当杂质全部溶解在水中时，己二酸能够最大限度析出，故应浓缩溶液体积至15mL，

故答案为：

C；

（6）NaOH溶液应装于碱式滴定管；由HOOC（CH2）4COOH+2NaOH=2H2O+NaOOC（CH2）4COONa可知，n（NaOH）=

n（HOOC（CH2）4COOH），故己二酸样品的纯度为

=98.5%，

故答案为：

碱式滴定管；98.5%。

【点睛】

对于本题第（5）问解答过程中需注意，进行重结晶的试验中，对所需产品的析出纯度要求较高时，杂质最好全部溶解在水中，若杂质随产品一起析出，将会降低产品的纯度。

3．三草酸合铁酸钾K3[Fe（C2O4）3]•xH2O晶体是一种亮绿色的晶体，是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一种有机反应良好的催化剂。

已知M（K3[Fe（C2O4）3]）=437g/mol。

本实验以（NH4）2Fe（SO4）2•6H2O（硫酸亚铁铵晶体）为原料，加入草酸（H2C2O4）制得草酸亚铁（FeC2O4）后，在过量的草酸根（C2O42-）部分实验过程如下：

（1）在沉淀A中加入饱和K2C2O4溶液，并用40℃左右水浴加热，再向其中慢慢滴加足量的30%H2O2溶液，不断搅拌。

此过程需保持温度在40℃左右，可能的原因是：

______

（2）某兴趣小组为知道晶体中x的数值，称取1.637g纯三草酸合铁酸钾（K3[Fe（C2O4）3]•xH2O）晶体配成100ml溶液，取25.00mL待测液放入锥形瓶中，再加入适量的稀H2SO4，用浓度为0.05000mol•L-1的KMnO4标准溶液进行滴定。

其中，最合理的是______（选填a、b）。

由如图KMnO4滴定前后数据，可求得x=______。

【答案】适当提高温度以加快反应速率，若温度太高则H2O2分解b3

【解析】

【分析】

由制备流程可知，硫酸亚铁加入稀硫酸抑制Fe2＋水解，然后与草酸发生（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O+H2C2O4═FeC2O4↓+（NH4）2SO4+H2SO4+6H2O，用过氧化氢将草酸亚铁氧化为K3[Fe（C2O4）3]，发生2FeC2O4+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4═2K3[Fe（C2O4）3]↓+2H2O，溶液C含K3[Fe（C2O4）3]，蒸发浓缩、冷却结晶得到晶体。

【详解】

（1）在沉淀A中加入饱和K2C2O4溶液，并用40℃左右水浴加热，再向其中慢慢滴加足量的30%H2O2溶液，不断搅拌，此过程需保持温度在40℃左右，可能的原因是适当提高温度以加快反应速率，若温度太高则H2O2分解；

（2）KMnO4标准溶液具有强氧化性，可氧化橡胶，应选酸式滴定管，只有图b合理；图中消耗高锰酸钾的体积为20.80mL-0.80mL=20.00mL，由2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，K3[Fe（C2O4）3]•xH2O物质的量为0.02L×0.05mol/L×

×

×

=0.0033mol，M=

=496g/mol，则39×3+（56+280×3）+18x=496，解得x=3。

4．乙二酸（HOOC—COOH）俗名草酸，是一种有还原性的有机弱酸，在化学上有广泛应用。

（1）小刚在做“研究温度对化学反应速率的影响”实验时，他往A、B两支试管中均加入4mL0.01mol·L－1的酸性KMnO4溶液和2mL0.1mol·L－1H2C2O4（乙二酸）溶液，振荡，A试管置于热水中，B试管置于冷水中，记录溶液褪色所需的时间。

褪色所需时间tA________tB（填“>”“＝”或“<”）。

已知该反应的离子方程式：

2MnO

＋5H2C2O4＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O

（2）实验室有一瓶混有泥沙的乙二酸样品，小刚利用上述反应的原理来测定其含量，具体操作为：

①配制250mL溶液：

准确称量5.000g乙二酸样品，配成250mL溶液。

②滴定：

准确量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中，加少量酸酸化，将0.1000mol·L－1KMnO4标准溶液装入______（填“酸式”或“碱式”）滴定管，进行滴定操作。

在滴定过程中发现，刚滴下少量KMnO4标准溶液时，溶液紫红色并没有马上褪去。

将锥形瓶摇动一段时间后，紫红色才慢慢消失；再继续滴加时，紫红色就很快褪去，可能的原因是__________________________________________；判断滴定达到终点的现象是________________________________________________________________________。

③计算：

重复上述操作2次，记录实验数据如下表。

则消耗KMnO4标准溶液的平均体积为________mL，此样品的纯度为____________。

序号

滴定前读数

滴定后读数

1

0.00

20.01

2

1.00

20.99

3

0.00

21.10

④误差分析：

下列操作会导致测定结果偏高的是________。

A．未用KMnO4标准溶液润洗滴定管

B．滴定前锥形瓶内有少量水

C．滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失

D．观察读数时，滴定前仰视，滴定后俯视

【答案】酸式<反应生成的Mn2＋对反应有催化作用滴入最后一滴溶液，溶液由无色变成浅紫色，且半分钟内不褪色20.0090.00%AC

【解析】

【详解】

（1）由于温度升高，化学反应速率加快，所以反应时间就越短，因此褪色所需时间tA

<；

（2）②KMnO4溶液有强氧化性，会腐蚀橡胶，所以KMnO4溶液应该装入酸式滴定管中，在实验中发现，刚滴下少量KMnO4溶液时，溶液迅速变成紫红色。

将锥形瓶摇动一段时间后，紫红色慢慢消失；再继续滴加时，紫红色就很快褪色了可能的原因是反应中生成的Mn2+具有催化作用，所以随后褪色会加快；当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液，锥形瓶中溶液从无色变为浅紫红色，且半分钟内不褪色，故答案为：

酸式；反应生成的Mn2＋对反应有催化作用；滴入最后一滴溶液，溶液由无色变成浅紫色，且半分钟内不褪色；

③分析3次实验的体积数据，可知：

第三次误差太大，要舍去，消耗的KMnO4溶液的体积是V（KMnO4）=（20.10+19.90）ml÷2=20.00ml；n（KMnO4）=0.1000mol/L×0.020L=2×10-3mol;根据方程式可知n（H2C2O4）=5/2n（KMnO4）=5/2×2×10-3mol=5×10-3mol，所以H2C2O4的质量是m=5×10-3mol×90g/mol=0.45g，所以草酸的纯度是0.45g÷（5.000g÷10）×100%=90.00%，故答案为：

20.00；90.00%；

④A、未用标准浓度的酸性KMnO4溶液润洗滴定管，则标准溶液的浓度偏小，是消耗的体积偏大，则计算的草酸的物质的量偏大，正确；B、滴定前锥形瓶有少量水，不会产生任何影响，错误；C、滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失，则消耗的标准溶液体积偏大，所以计算的草酸的浓度就偏高，正确；D、观察读数时，滴定前仰视，滴定后俯视，则消耗的标准溶液体积偏小，所以是草酸溶液的浓度偏小，错误，故答案为：

AC。

【点睛】

本题考查综合实验，涉及温度和催化剂对化学反应速率的影响、乙二酸和高锰酸钾的性质、离子方程式的书写、化学实验基本操作、解释原因、滴定终点的现象、数据处理与纯度计算、误差分析等。

5．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）实验①和②的目的是_________。

实验时由于较长时间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_____。

（3）写出实验③的化学反应方程式：

_____。

（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图。

分析如图能够得出的实验结论是_____。

【答案】

（1）降低了活化能（2分）

（2）探究浓度对反应速率的影响（2分）

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分）

（3）2H2O2

O2↑＋2H2O（2分）

（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（2分）

【解析】

【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，故答案为改变反应途径，降低了活化能；

（2）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），故答案为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在同一热水浴中）；

（3）过氧化氢在催化剂作用下分解生成水和氧气，该反应为2H2O2

2H2O+O2↑，故答案为2H2O2

2H2O+O2↑；

（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，故答案为碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率。

6．（10分）“碘钟”实验中，3I－＋S2O82－=I3-+2SO42－的反应速率可以用I3－与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。

某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：

实验编号

①

②

③

④

⑤

c（I－）/mol·L－1

0.040

0.080

0.080

0.160

0.120

c（S2O82－）/mol·L－1

0.040

0.040

0.080

0.020

0.040

t/s

88.0

44.0

22.0

44.0

t1

回答下列问题：

（1）该实验的目的是。

（2）显色时间t1＝。

（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为（填字母）。

A．<22.0sB．22.0～44.0sC．＞44.0sD．数据不足，无法判断

（4）通过分析比较上表数据，得到的结论是。

【答案】研究反应物I﹣与S2O82﹣的浓度对反应速率的影响29.3A反应速率与反应物起始浓度乘积成正比

【解析】

（1）观察表格数据：

进行了5组实验，随c（I－）、c（S2O82－）的不同，反应所需的时间不同，故该实验的目的是研究反应物I－与S2O82－的浓度对反应速率的影响；

（2）比较①、②、⑤三组实验数据：

c（S2O82－）相同，c（I－）增大两倍，反应所需的时间就减小两倍，则c（I－）增大三倍，反应所需的时间就减小三倍，故t1＝88.0/3=29.3s；

（3）升温，反应速率加快，则反应所需的时间减少，故t2<22.0s；

（4）由①、②、⑤，得：

反应时间与c（I－）成反比、反应速率与c（I－）成正比，

由②、③，得：

反应时间与c（S2O82－）成反比、反应速率与c（S2O82－）成正比，

故得到的结论是化学反应速率与反应物起始浓度乘积成正比显色时间与反应物起始浓度乘积成反比；

7．

（1）K2Cr2O7的水溶液中存在如下平衡：

Cr2O72-（aq）+H2O（l）

2CrO42-（aq）+2H+（aq）,平衡常数表达式__________已知：

在水溶液中K2Cr2O7为橙红色，K2CrO4为黄色）往上述溶液中加入氢氧化钠溶液呈___色；向已加入氢氧化钠的溶液中，再加入过量硫酸溶液呈___________色；此实验现象，符合勒夏特列原理：

如果改变维持化学平衡的条件（浓度、压力和温度），平衡就会向着_________这种改变的方向移动,

（2）在KMnO4与H2C2O4反应中，可通过测定_________________来测定该反应的速率；写出酸性条件下KMnO4与H2C2O4（弱酸）反应，产生二氧化碳气体、水和Mn2+的离子反应方程式：

__________________；此反应开始反应缓慢，随后反应迅速加快，其原因是______（填字母）

A．KMnO4溶液中的H+起催化作用

B．生成的CO2逸出，使生成物浓度降低

C．反应中，生成的Mn2+起催化作用

D．在酸性条件下KMnO4的氧化性增强

（3）为探讨化学反应速率的影响因素，设计的实验方案如下表。

（已知I2＋2S2O32-===S4O62-＋2I－，其中Na2S2O3溶液均足量）

实验

序号

体积V/mL

时间/s

Na2S2O3溶液

淀粉溶液

碘水

水

①

10.0

2.0

4.0

0.0

t1

②

8.0

2.0

4.0

2.0

t2

③

6.0

2.0

4.0

Vx

t3

①该实验进行的目的是_____________淀粉溶液的作用是____________。

②表中Vx=_______mL，比较t1、t2、t3大小____________，试推测该实验结论：

____________

【答案】K=

黄橙减弱溶液紫色褪色时间5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋=10CO2↑＋5Mn2＋＋8H2OC其他条件不变，探究浓度对化学反应速率的影响显色剂，检验I2的存在4.0t1

【解析】

（1）平衡常数等于生成物浓度幂之积比上反应物浓度幂之积，所以K=

；反应Cr2O72-+H2O⇌2CrO42-+2H+，加入氢氧化钠溶液，氢氧根离子中和氢离子，平衡向着正向移动，溶液呈黄色；加入过量硫酸溶液，溶液中氢离子浓度增大，平衡向着逆向移动，溶液呈橙红色；如果改变维持化学平衡的条件（浓度、压力和温度），平衡就会向着减弱这种改变的方向移动；

（2）在KMnO4与H2C2O4反应中，根据高锰酸钾溶液褪色的时间比较反应速率；KMnO4与H2C2O4（弱酸）反应，产生二氧化碳气体、水和Mn2+，根据化合价升降相等配平，反应的化学方程式为：

2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑；A．KMnO4溶液中的H+起催化作用，由于反应开始时溶液中氢离子就存在，反应速率比较慢，说明氢离子不是反应速率迅速加快的原因，故A错误；B．生成的CO2逸出，使生成物浓度降低，生成二氧化碳逸出，生成物浓度减小，反应速率应该减小，故B错误；C．反应中，生成的Mn2+起催化作用，由于反应刚开始时，溶液中锰离子浓度较小，随着反应的进行，溶液中锰离子浓度增大，锰离子对反应具有催化作用，故C正确；D．若是因为酸性条件下KMnO4的氧化性增强，则反应开始时反应速率就应该很快，故D错误；故答案为C；

（3）①为了探究反应物浓度对化学反应速率的影响，则除了Na2S2O3溶液的浓度不同外；淀粉作为显色剂，检验碘的存在，可根据颜色的变化判断反应的快慢；

②应保持其他影响因素一致，即应使溶液体积均为16mL，故Vx=4.0mL；由于在三个实验中Na2S2O3溶液的体积①＞②＞③，而混合后溶液体积相同，故混合后Na2S2O3浓度①＞②＞③，可知化学反应速率①＞②＞③，反应所需时间T的大小t1＜t2＜t3，得出的结论是其他条件不变，反应物浓度越大，化学反应速率越大。

8．某化学实验小组为确定过氧化氢分解的最佳催化条件，用如图装置进行实验，反

应物用量和反应停止的时间数如下表：

MnO2

时间

H2O2

0.1g

0.3g

0.8g

10mL1.5%

223s

67s

56s

10mL3.0%

308s

109s

98s

10mL4.5%

395s

149s

116s

请回答下列问题：

（1）盛装双氧水的化学仪器名称是。

（2）如何检验该套装置的气密性：

。

（3）相同浓度的过氧化氢