备战高考化学化学反应速率与化学平衡的综合压轴题专题复习附详细答案.docx
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备战高考化学化学反应速率与化学平衡的综合压轴题专题复习附详细答案
备战高考化学—化学反应速率与化学平衡的综合压轴题专题复习附详细答案
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．连二亚硫酸钠（Na2S2O4）俗称保险粉，是工业上重要的还原性漂白剂，也是重要的食品抗氧化剂。
某学习小组模拟工业流程设计实验制取保险粉。
已知：
Na2S2O4是白色固体，还原性比Na2SO3强，易与酸反应（2S2O42-+4H+＝3SO2↑+S↓+2H2O）。
（一）锌粉法
步骤1：
按如图方式，温度控制在40～45℃，当三颈瓶中溶液pH在3～3.5时，停止通入SO2，反应后得到ZnS2O4溶液。
步骤2：
将得到的ZnS2O4溶液加入NaOH溶液中，过滤，滤渣为Zn（OH）2，向滤液中加入一定量食盐，立即析出Na2S2O4•2H2O晶体。
步骤3：
，经过滤，用乙醇洗涤，用120～140℃的热风干燥得到Na2S2O4。
（二）甲酸钠法
步骤4：
按上图方式，将装置中的Zn粉和水换成HCOONa、Na2CO3溶液和乙醇。
温度控制在70～83℃，持续通入SO2，维持溶液pH在4～6，经5～8小时充分反应后迅速降温45～55℃，立即析出无水Na2S2O4。
步骤5：
经过滤，用乙醇洗涤，干燥得到Na2S2O4。
回答下列问题：
（1）步骤1容器中发生反应的化学方程式是______；容器中多孔球泡的作用是______。
（2）步骤2中“向滤液中加入一定量食盐，立即析出Na2S2O4•2H2O晶体”的原理是（用必要的化学用语和文字说明）______。
（3）两种方法中控制温度的加热方式是______。
（4）根据上述实验过程判断，Na2S2O4在水、乙醇中的溶解性为：
______。
（5）甲酸钠法中生成Na2S2O4的总反应为______。
（6）两种方法相比较，锌粉法产品纯度高，可能的原因是______。
（7）限用以下给出的试剂，设计实验证明甲酸钠法制得的产品中含有Na2SO4。
稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、AgNO3溶液、BaCl2溶液______。
【答案】H2O+SO2=H2SO3，Zn+2H2SO3
ZnS2O4+2H2O或Zn+2SO2
ZnS2O4增大气体与溶液的接触面积，加快气体的吸收速率溶液中存在：
Na2S2O4（s）
Na2S2O4（aq）
2Na+（aq）+
（aq）[或Na2S2O4（s）
2Na+（aq）+
（aq）]，增大c（Na+），平衡向逆反应方向移动水浴加热Na2S2O4在水中溶解度较大，在酒精中溶解度较小2HCOONa+4SO2+Na2CO3=2Na2S2O4+H2O+3CO2Zn（OH）2难溶于水，易与Na2S2O4分离取少量产品配成稀溶液，加入足量稀盐酸，充分反应后静置，取上层清液，滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则可确定产品中含有Na2SO4
【解析】
【分析】
合成保险粉的反应物为Zn、SO2、H2O，根据温度控制在40～45℃，当三颈瓶中溶液pH在3～3.5时，停止通入SO2，反应后得到ZnS2O4溶液，据此分析解答。
【详解】
（1）合成保险粉的反应物有Zn、SO2、H2O，根据温度控制在40～45℃，当三颈瓶中溶液pH在3～3.5时，说明发生了：
H2O+SO2=H2SO3反应，最后反应得到ZnS2O4溶液，说明又发生了：
Zn+2H2SO3
ZnS2O4+2H2O反应，总过程也可以写成：
Zn+2SO2
ZnS2O4，多孔球泡可以增大气体与液体的接触面积，加快气体的吸收速率；
（2）溶液中存在：
Na2S2O4（s）
Na2S2O4（aq）
2Na+（aq）+
（aq）[或Na2S2O4（s）
2Na+（aq）+
（aq）]，增大c（Na+），平衡向逆反应方向移动，所以向滤液中加入一定量食盐，立即析出Na2S2O4•2H2O晶体；
（3）根据温度控制在40～45℃可知需要控制温度的加热方式一般是水浴加热；
（4）根据步骤2中将得到的ZnS2O4溶液加入NaOH溶液中，过滤，滤渣为Zn（OH）2，向滤液中加入食盐，才析出Na2S2O4•2H2O晶体，可知Na2S2O4在水中溶解度较大；根据步骤5析出的晶体用无水乙醇洗涤的目的是使晶体迅速干燥，避免溶解而减少损耗，可知其在酒精中溶解度较小；
（5）由题意可知甲酸钠、二氧化硫、碳酸钠反应生成Na2S2O4，同时生成二氧化碳，反应的方程式为2HCOONa+4SO2+Na2CO3=2Na2S2O4+H2O+3CO2；
（6）锌粉法产品纯度高，可能的原因是Zn（OH）2难溶于水，易与Na2S2O4分离；
（7）设计实验证明甲酸钠法制得的产品中含有Na2SO4，要避免Na2S2O4干扰，所以取少量产品配成稀溶液，加入足量稀盐酸，充分反应后静置，取上层清液，滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则可确定产品中含有Na2SO4。
3．SO2是常见的大气污染物，燃煤是产生SO2的主要原因。
工业上有多种方法可以减少SO2的排放。
（1）往煤中添加一些石灰石，可使燃煤过程中产生的SO2转化成硫酸钙。
该反应的总化学方程式是___________________________________。
（2）可用多种溶液做燃煤烟气中SO2的吸收液。
①分别用等物质的量浓度的Na2SO3溶液和NaOH溶液做吸收液，当生成等物质的量NaHSO3时，两种吸收液体积比V（Na2SO3）:
V（NaOH）=_________________。
②NaOH溶液吸收了足量的SO2后会失效，可将这种失效的溶液与一定量的石灰水溶液充分反应后过滤，使NaOH溶液再生，再生过程的离子方程式是_________________。
（3）甲同学认为BaCl2溶液可以做SO2的吸收液。
为此甲同学设计如下实验（夹持装置和加热装置略，气密性已检验）。
反应开始后，A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B中有白色沉淀。
甲同学认为B中白色沉淀是SO2与BaCl2溶液反应生成的BaSO3，所以BaCl2溶液可做SO2吸收液。
乙同学认为B中的白色沉淀是BaSO4，产生BaSO4的原因是：
①A中产生的白雾是浓硫酸的酸雾，进入B中与BaCI2溶液反应生成BaSO4沉淀。
②________________________________________________。
为证明SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，乙同学对甲同学的实验装置做了如下改动并实验（夹持装置和加热装置略，气密性已检验）：
反应开始后，A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B、C试管中除了有气泡外，未见其它现象；D中红色褪去。
③试管B中试剂是__________________溶液；滴加浓硫酸之前的操作是____________________。
④通过甲、乙两位同学的实验，得出的结论是______________________________。
【答案】2CaCO3+2SO2+O2
2CaSO4+2CO21:
2Ca2++OH-+HSO3-＝CaSO3↓+H2OA中产生的SO2与装置内空气中的O2进入B中与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀饱和NaHSO3打开弹簧夹，通入N2，一段时间后关闭弹簧夹SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液
【解析】
【分析】
浓硫酸和亚硫酸钠固体反应可以生成二氧化硫，由于反应放热，浓硫酸有可能挥发，进入B中，和BaCl2溶液反应生成BaSO4白色沉淀，不能确定B中产生的白色沉淀是硫酸和BaCl2反应产生的BaSO4还是二氧化硫和BaCl2反应生成的BaSO3，所以要先除去可能存在的硫酸，需要通过饱和亚硫酸氢钠溶液，既不吸收二氧化硫，又可以除去硫酸，然后再通入BaCl2溶液中，若产生白色沉淀，则证明BaCl2溶液可以吸收二氧化硫，若不产生白色沉淀，则证明BaCl2溶液不可以吸收二氧化硫，实验结果是除去了硫酸后BaCl2溶液中没有产生沉淀，所以得出结论：
SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液。
【详解】
（1）在高温下石灰石与SO2以及氧气反应生成硫酸钙和CO2，反应的化学方程式为2CaCO3+2SO2+O2
2CaSO4+2CO2。
（2）①当生成等物质的量NaHSO3时，根据钠离子守恒可知需要亚硫酸钠和氢氧化钠的物质的量之比是1：
2。
由于二者的浓度相等，则需要的溶液体积之比是1：
2。
②要把亚硫酸氢钠转化为氢氧化钠，需要加入氢氧化钙，反应的离子方程式为Ca2++OH-+HSO3-＝CaSO3↓+H2O。
（3）②由于空气中含有氧气，因此另外一种可能是A中产生的SO2与装置内空气中的O2进入B中与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀。
③为排除浓硫酸酸雾的影响，B中应该盛放饱和亚硫酸氢钠溶液。
为防止空气中氧气的影响，滴加浓硫酸之前的操作是打开弹簧夹，通入N2，一段时间后关闭弹簧夹。
④A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B、C试管中除了有气泡外，未见其它现象；D中红色褪去，说明有SO2产生，所以结论是SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，不能用BaCl2溶液做吸收SO2的吸收液。
【点晴】
解答综合性实验设计与评价题的基本流程
原理→反应物质→仪器装置→现象→结论→作用意义→联想。
具体分析为：
（1）实验是根据什么性质和原理设计的？
实验的目的是什么？
（2）所用各物质名称、状态、代替物（根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择）。
（3）有关装置：
性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。
（4）有关操作：
技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。
（5）实验现象：
自下而上，自左而右全面观察。
（6）实验结论：
直接结论或导出结论。
4．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。
5．生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水，某化学兴趣小组模拟该法探究有关四环素对破氰反应速率的影响（注：
破氰反应是指氧化剂将CN－氧化的反应）
相关资料
①氰化物主要以CN－和[Fe（CN）6]3-两种形式存在
②Cu2+可作为双氧水氧化法破氰处理过程中的催化剂，Cu2+在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱，可以忽略不计。
③[Fe（CN）6]3-较CN－难被双氧水氧化，且pH值越大，越稳定，越难被氧化。
实验过程
（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）
实验
序号
实验目的
初始pH
废水样品体积/mL
CuSO4溶液的体积/mL
双氧水溶液的体积/mL
蒸馏水的体积/mL
1
为以下实验操作参考
7
60
10
10
20
2
废水的初始pH对破氰反应速率的影响
12
60
10
10
20
3
___
7
60
___
___
10
实验测得含氰废水中的总氰浓度（以CN-表示）随时间变化关系如图所示。
（2）实验①中20～60min时间段反应速率：
υ（CN-）=___mol•L-1•min-1。
（3）实验①和实验②结果表明，含氰废水的初始pH增大，破氰反应速率减小，其原因可能是__（填一点即可），在偏碱性条件下，含氰废水中的CN-最终被双氧水氧化为HCO3-，同时放出NH3，试写出该反应的离子方程式___。
（4）该兴趣小组同学要探究Cu2+是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用，请你帮助他设计实验并验证上述结论，完成表2中内容。
（己知：
废水中的CN-浓度可用离子色谱仪测定）___
实验步骤（不要写出具体操作过程）
预期实验现象和结论
【答案】双氧水的浓度对破氰反应速率的影响10200.0175初始pH增大，催化剂Cu2+会形成Cu（OH）2沉淀，影响了Cu2+的催化作用（或初始pH增大，[Fe（CN）6]3-较中性和酸性条件下更稳定，难以氧化）CN-+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3-
实验方案（不要求写出具体操作过程）
预期实验现象和结论
分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中，再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液，只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末，用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN-浓度
相同时间内，若甲试管中的CN-浓度小于乙试管中的CN-浓度，则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用；若两试管中的CN-浓度相同，则Cu2+对双氧水破氰反应不起催化作用
【解析】
【分析】
（1）影响该反应的因素有溶液的pH以及双氧水的浓度，根据实验2实验目的确定实验3的实验目的，根据实验1的数据确定CuSO4溶液的体积和双氧水的体积；
（2）根据υ=
计算求解；
（3）根据pH越大，[Fe（CN）6]3-越稳定，越难被氧化，破氰反应速率减小，且pH较大时，溶液的碱性较强，铜离子可能形成氢氧化铜沉淀；根据氧化还原反应的规律书写离子方程式；
（4）要探究Cu2+是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用，分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份，滴加相同的过氧化氢，一份中加入少量的无水硫酸铜粉末，另一份不加，用离子色谱仪测定废水中的CN一浓度来做对比实验。
【详解】
（1）影响该反应的因素有溶液的pH以及双氧水的浓度，实验2的目的为废水的初始pH对破氰反应速率的影响，则实验3的目的为双氧水的浓度对破氰反应速率的影响，其它量应不变，CuSO4溶液的体积为10mL，而且总体积不变，蒸馏水的体积为10mL，所以双氧水的体积为20mL，故答案为：
双氧水的浓度对破氰反应速率的影响；10；20；
（2）根据υ=
=
mol/（L•min）=0.0175mol•L-1•min-1，故答案为：
0.0175；
（3）pH越大，[Fe（CN）6]3-越稳定，越难被氧化，且铜离子可能生成氢氧化铜沉淀，所以破氰反应速率减小；因为氰废水中的CN-最终被双氧水氧化为HCO3-，其中的碳由+2价变成+4价，1mol转移2mol的电子，而过氧化氢1mol也转移2mol的电子，所以CN-和H2O2的物质的量之比为1∶1，所以反应的离子方程式为：
CN-+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3-，故答案为：
初始pH增大，催化剂Cu2+会形成Cu（OH）2沉淀，影响了Cu2+的催化作用（或初始pH增大，[Fe（CN）6]3-较中性和酸性条件下更稳定，难以氧化）；CN-+H2O2+H2O═NH3↑+HCO3-；
（4）要探究Cu2+是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用，可以分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份，滴加等体积、等浓度的过氧化氢溶液，一份中加入少量的无水硫酸铜粉末，另一份不加，用离子色谱仪测定废水中的CN-浓度，如果在相同时间内，甲试管中的CN-浓度小于乙试管中的CN-浓度，则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用，反之则不起催化作用，故答案为：
实验方案（不要求写出具体操作过程）
预期实验现象和结论
分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中，再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液，只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末，用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN-浓度
相同时间内，若甲试管中的CN-浓度小于乙试管中的CN-浓度，则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用；若两试管中的CN-浓度相同，则Cu2+对双氧水破氰反应不起催化作用
6．实验室用H2O2分解反应制取氧气时，常加入催化剂以加快反应速率，某研究性学习小组为研究催化剂FeCl3的量对O2生成速率的影响，设计了如下三组实验方案（见下表），将表中所给的试剂按一定体积混合后进行反应。
实验编号
试剂
A
B
C
10%H2O2/mL
20.0
V1
V2
2mol·L-1FeCl3/mL
0
5.0
10.0
H2O/mL
V3
V4
0
按要求回答下列问题：
（1）欲用图装置来比较该反应的反应速率快慢，检查该装置气密性的方法是_______。
（2）当反应物的浓度、用量及其他影响速率的条件确定之后，可以通过测____________________推（计）算反应速率。
（3）为实现实验目的，则V4=____。
（4）已知Fe3+催化H2O2分解的机理可分两步反应进行，其中第一步反应为：
2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+，则第二步反应的离子方程式为：
___________________。
（5）读数时发现，量气装置左端液面低于右端液面，则测得的气体体积_____填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
【答案】关闭分液漏斗活塞，向量气管中加水至两端产生液面差，记录刻度，静置一段时间后，刻度不变，证明气密性良好相同时间内收集气体的体积或收集相同体积的气体所需的时间52Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O偏小
【解析】
【分析】
（1）检查装置气密性之前必须形成密闭系统，通过改变系统中的压强判断；
（2）由反应速率公式可知，当反应物的浓度、用量及其他影响速率的条件确定之后，可以通过测定相同时间内收集气体的体积或收集相同体积的气体所需的时间来计算化学反应速率；
（3）研究催化剂FeCl3的量对O2生成速率的影响实现实验目的，应使反应物的浓度相同及总体积相同；
（4）总反应减去第一步反应为第二步反应；
（5）由PV=nRT判断可得。
【详解】
（1）检查装置气密性之前必须形成密闭系统，通过改变系统中的压强判断，则检查装置气密性的方法是关闭分液漏斗活塞，向量气管中加水形成密闭系统，若加水至两端产生液面差后，静置一段时间，液面差不变，证明装置气密性良好，故答案为：
关闭分液漏斗活塞，向量气管中加水至两端产生液面差，记录刻度，静置一段时间后，刻度不变，证明气密性良好；
（2）由反应速率公式可知，当反应物的浓度、用量及其他影响速率的条件确定之后，可以通过测定相同时间内收集气体的体积或收集相同体积的气体所需的时间来计算化学反应速率，故答案为：
相同时间内收集气体的体积或收
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