高考化学化学反应速率与化学平衡的综合题试题附答案.docx

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高考化学化学反应速率与化学平衡的综合题试题附答案

高考化学化学反应速率与化学平衡的综合题试题附答案

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．根据当地资源等情况，硫酸工业常用黄铁矿（主要成分为FeS2）作为原料。

完成下列填空：

（1）将0.050molSO2（g）和0.030molO2（g）充入一个2L的密闭容器中，在一定条件下发生反应：

2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）+Q。

经2分钟反应达到平衡，测得n（SO3）=0.040mol，则O2的平均反应速率为______

（2）在容积不变时，下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有______（选填编号）

a.移出氧气b.降低温度

c.减小压强d.再充入0.050molSO2（g）和0.030molO2（g）

（3）在起始温度T1（673K）时SO2的转化率随反应时间（t）的变化如图，请在图中画出其他条件不变情况下，起始温度为T2（723K）时SO2的转化率随反应时间变化的示意图___

（4）黄铁矿在一定条件下煅烧的产物为SO2和Fe3O4

①将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后，加入铁粉，可制备FeSO4。

酸溶过程中需维持溶液有足够的酸性，其原因是______

②FeS2能将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，本身被氧化为SO42﹣。

写出有关的离子方程式______。

有2mol氧化产物生成时转移的电子数为______

【答案】0.005mol/（L•min）bd

抑制Fe3+与Fe2+的水解，并防止Fe2+被氧化成Fe3+FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+14NA

【解析】

【分析】

（1）根据v＝

求出氧气的速率，然后根据速率之比等于对应物质的化学计量数之比计算；

（2）反应放热，为提高SO2平衡转化率，应使平衡向正反应方向移动，可降低温度，体积不变，不能从压强的角度考虑，催化剂不影响平衡移动，移出氧气，平衡向逆反应方向移动，不利于提高SO2平衡转化率，由此分析解答；

（3）反应是放热反应，温度升高，平衡逆向进行，二氧化硫的转化率减小，但达到平衡所需要的时间缩短，据此画出曲线；

（4）①Fe3＋与Fe2＋易水解，Fe2＋易被氧化成Fe3＋；

②根据氧化还原反应中的反应物和生成物几何电子守恒来配平化学方程式，结合方程计算转移电子数。

【详解】

（1）v（SO3）＝

＝

＝0.01mol/（L•min），所以v（O2）＝

v（SO3）＝0.005mol/（L•min），故答案为：

0.005mol/（L•min）；

（2）a．移出氧气，平衡逆向移动，二氧化硫的转化率减少，故不选；            

b．降低温度，平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，故选；

c．减小压强，平衡逆向移动，二氧化硫的转化率减少，故不选；            

d．再充入0.050molSO2（g）和0.030molO2（g），相当于增大压强，平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，故选；

故答案为：

bd；

（3）反应：

2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H＜0，SO2的转化率在起始温度T1＝673K下随反应时间（t）的变化如图，其他条件不变，仅改变起始温度为T2＝723K，温度升高，平衡逆向进行，二氧化硫的转化率减小，但反应速率增大，达到平衡需要的时间短，在图中画出温度T2下SO2的转化率随反应时间变化的预期结果示意图如图所示

；故答案为：

；

（4）①Fe2O3（或Fe3O4等）溶于H2SO4后，生成的Fe3＋与Fe2＋易水解，Fe2＋易被氧化成Fe3＋，所以要加入Fe粉和酸，抑制Fe3＋与Fe2＋的水解，并防止Fe2＋被氧化成Fe3＋，故答案为：

抑制Fe3＋与Fe2＋的水解，并防止Fe2＋被氧化成Fe3＋；

②−2价的硫离子具有还原性，FeS2可以将溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋，而本身被氧化为硫酸根离子，有关的离子方程式为：

FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+，氧化产物是硫酸根离子，有2mol硫酸根生成时转移的电子数为14NA，故答案为：

FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+；14NA。

【点睛】

注意（3）温度升高，平衡逆向进行，二氧化硫的转化率减小，但反应速率增大，达到平衡需要的时间短，此为解题的关键。

3．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

。

4．三草酸合铁酸钾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。

5．教材中用酸性KMnO4和H2C2O4（草酸）反应研究影响反应速率的因素，某实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下（KMnO4溶液已酸化）：

实验序号

A溶液

B溶液

①

20mL0.1mol•L-1H2C2O4溶液

30mL0.01mol•L-1KMnO4溶液

②

20mL0.2mol•L-1H2C2O4溶液

30mL0.01mol•L-1KMnO4溶液

（1）试写出酸性KMnO4和H2C2O4的离子反应方程式为：

_____；

（2）该实验探究的是_____因素对化学反应速率的影响。

相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是_____＞_____（填实验序号）。

（3）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，本实验还可通过测定_____来比较化学反应速率。

（4）小组同学发现反应速率总是如图，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：

①产物Mn2+（或MnSO4）是反应的催化剂；②_____。

（5）若实验①在2min末收集4.48mLCO2（标准状况下），则在2min末，c（MnO4—）=___mol•L-1。

【答案】5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O浓度②①KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间该反应放热0.0052

【解析】

【分析】

（1）酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液发生氧化还原反应时，MnO4-被还原生成Mn2+，H2C2O4被氧化生成CO2；

（2）对比①②实验可探究浓度对化学反应速率的影响，②中A溶液的浓度比①中大；

（3）通过测定KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间也能够比较化学反应速率；

（4）该反应为放热反应，反应放出的热量使环境温度升高；

（5）先求出反应的（MnO4-）的物质的量，再求出反应后的浓度.

【详解】

（1）酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液发生氧化还原反应时，MnO4-被还原生成Mn2+，H2C2O4被氧化生成CO2，反应的离子反应方程式为5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O，故答案为5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O；

（2）对比①②实验可探究浓度对化学反应速率的影响，②中A溶液的浓度比①中大，化学反应速率快，相同时间内针筒中所得CO2的体积②大于①，故答案为浓度；②；①；

（3）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，本实验还可以通过测定KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率，故答案为KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间；

（4）由图2所示发生变化可知，t1～t2时间内速率变快的主要原因除产物Mn2+是反应的催化剂外，还可能是该反应为放热反应，反应放出的热量使反应混合物的温度升高，加快了反应速率，故答案为该反应放热；

（4）由题意可知，2min末收集到标准状况下4.48mLCO2，4.48mLCO2的物质的量为0.0002mol，由方程式可得H2C2O4—5CO2可得反应消耗n（MnO4-）为0.00004mol，则未反应的n（MnO4-）为（30×10-3L×0.01mol•L-1-0.00004mol）=0.00026mol，c（MnO4—）=

=0.0052mol/L，故答案为0.0052。

【点睛】

本题考查了影响化学反应速率的因素，注意掌握影响化学反应速率的因素，明确探究影响化学反应速率因素的方法是解答关键。

6．某化学课外小组通过实验探究化学反应速率和化学反应限度。

（1）实验一：

探究温度和浓度对反应速率的影响

方案：

在酸性溶液中，碘酸钾（KIO3）和亚硫酸钠可发生反应生成碘（2IO3﹣+5SO32﹣+2H+═I2+5SO42﹣+H2O），生成的碘可用淀粉溶液检验，根据出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。

实验

序号

0.01mol/LKIO3酸性溶液

（含淀粉）的体积/mL

0.01mol/LNa2SO3溶

液的体积/mL

水的体

积/mL

实验温

度/℃

出现蓝色

的时间/s

①

5

5

V1

0

②

5

5

40

25

③

5

V2

35

25

则V1=mL，V2=mL．

（2）实验二：

探究KI和FeCl3混合时生成KCl、I2和FeCl2的反应存在一定的限度。

实验步骤：

ⅰ．向5mL0.1mol/LKI溶液中滴加5～6滴0.1mol/LFeCl3溶液，充分反应后，将所得溶液分成甲、乙、丙三等份；

ⅱ．向甲中滴加CCl4，充分振荡；

ⅲ．向乙中滴加试剂X。

①写出KI和FeCl3反应的离子方程式：

。

②步骤ⅲ中，试剂X是。

③步骤ⅱ和ⅲ中的实验现象说明KI和FeCl3混合时生成KCI、I2和FeCl2的反应存在一定的限度，该实验现象是：

ⅱ中。

ⅲ中。

【答案】

（1）40；10

（2）①2I﹣+2Fe3+⇌I2+2Fe2+

②KSCN溶液

③溶液分层，下层为紫红色；溶液呈血红色

【解析】

试题分析：

（1）①和②温度不同，应该时探究温度对速率的影响，因此浓度要求相同，即溶液的总体积相同，则V1+5+5=5+5+40，得V1=40；②和③温度相同，应该时探究浓度对速率的影响，图表中KIO3酸性溶液体积相同，可知是改变亚硫酸钠的浓度，为达到溶液体积相同，5+V2+35=5+5+40，得V2=10。

故答案为：

40；10；

（2）①结合电子守恒，每生成1个I2转移2e-时，也生成2个Fe2+，再利用电荷守恒及原子守恒可得配平后的离子反应方程式：

2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+，

故答案为：

2I﹣+2Fe3+⇌I2+2Fe2+；

②利用KSCN溶液检验反应后的溶液里存在Fe3+，滴加KSCN溶液后若观察到溶液变红，可知溶液里存在Fe3+，否则不存在Fe3+。

故答案为：

KSCN溶液；

③当ii中可观察到溶液分层，下层呈现紫红色是可知反应后的溶液里有I2，iii中滴加KSCN溶液后可观察到溶液变血红色，可知溶液里存在Fe3+，由此可推出反应存在一定限度。

故答案为：

溶液分层，下层为紫红色；溶液呈血红色。

7．某工厂对制革工业污泥中Cr元素的回收与再利用工艺如下（硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其次是Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+）

常温下部分阳离子以氢氧化物沉淀形式存在时溶液的pH见下表：

阳离子

Fe3+

Fe2+

Mg2+

Al3+

Cu2+

Cr3+

开始沉淀时的pH

1.9

7.0

9.3

3.7

4.7

---

沉淀完全时的pH

3.2

9.0

11.1

8.0

6.7

9（>9溶解）

（1）酸浸时，为了提高浸取效率可采取的措施是____________________（至少写一条）。

（2）加入H2O2目的是氧化_______离子，其有关的离子方程式______________________。

针铁矿（Coethite）是以德国诗人歌德（Coethe）名字命名的，组成元素是Fe、H、O，化学式量为89，其化学式是______________。

（3）调pH=8是为了将_____________离子（从Fe3+、Al3+、Cu2+、Mg2+中选择）以氢氧化物沉淀的形式除去。

滤出的沉淀中部分沉淀将溶解于足量的氢氧化钠溶液中，其有关的离子方程式是_____________________________________，取少量上层澄清溶液，向其中通入足量的CO2，又能重新得到相应的沉淀,其有关的离子方程式为________________________。

【答案】升高温度、搅拌、延长浸取时间、过滤后再次浸取（其他合理答案也可）Fe2+2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2OFeO（OH）Al3+Al（OH）3+OH-=AlO2－+2H2OAlO2－+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3－

【解析】

（1）酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是：

增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等，故答案为：

升高温度、搅拌、延长浸取时间、过滤后再次浸取；

（2）双氧水有强氧化性，能氧化还原性的物质，Fe2+和Cr3+有还原性，Fe2+和Cr3+能被双氧水氧化为高价离子，以便于与杂质离子分离，其中Fe2+反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，针铁矿组成元素是Fe、H、O，化学式量为89，则1mol该物质中应含有1molFe，则H、O的质量为89-56=33，可知应含有2molO和1molH，化学式应为FeO（OH），故答案为：

Fe2+；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；FeO（OH）；

（3）硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+，其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+，由于Fe3+以针铁矿形成已经沉淀，则加入NaOH溶液使溶液呈碱性，溶液pH=8，Al3+、Cu2+转化为沉淀除去，滤出的沉淀中部分沉淀将溶解于足量的氢氧化钠溶液中，涉及反应为Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O，取少量上层澄清溶液，向其中通入足量的CO2，又能重新得到相应的沉淀，涉及反应为AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-，故答案为：

Al3+、Cu2+；Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O；AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-。

8．测定平衡常数对定量认识化学反应具有重要意义。

已知：

I2能与I－反应生成I3－，并在溶液中建立如下平衡：

I2+I－

I3－。

通过测平衡体系中c（I2）、c（I－）和c（I3－），就可求得该反应的平衡常数。

Ⅰ.某同学为测定上述平衡体系中c（I2），采用如下方法：

取V1mL平衡混合溶液，用cmol·L－1的Na2S2O3溶液进行滴定（反应为I2+2Na2S2O3=2NaI