2020-2021高考化学压轴题之化学反应速率与化学平衡(高考题型整理,突破提升)附答案

2020-2021高考化学压轴题之化学反应速率与化学平衡(高考题型整理,突破提
升)附答案
一、化学反应速率与化学平衡
1．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0.050mol SO2(g) 和0.030mol O2(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+
14N A
【解析】
【分析】
(1)根据v＝
c
t
∆
∆
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)＝
c
t
∆
∆
＝
0.040mol
2L
2min
＝0.01mol/(L•min)，所以v(O2)＝
1
2
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14N A，故答案为：
FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+；14N A。

【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。

2．某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验：
实验Ⅰ：将3Fe +转化为2Fe (+如图)
(1)Fe 3+与Cu 粉发生反应的离子方程式为______．
(2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：查阅资料：
.SCN -ⅰ的化学性质与I -相似，2.2Cu 4I 2CuI (+-+=↓ⅱ
白色2)I + 实验方案 现象
结论 步骤1：取4mL ______ mol /L 4CuSO 溶液，向其中滴加3滴0.1mol /L KSCN 溶液 产生白
色沉淀
4CuSO 与KSCN 反应产生了白色沉淀
步骤2：取 ______ 无明显
现象 2Cu +与SCN -反应的离子方程式为______．
实验Ⅱ：将2Fe +转化为3Fe +
实验方案
现象 向3mL 0.1mol /L 4FeSO 溶液中加入
1mL 8mol /L 稀硝酸 溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色
探究上述现象出现的原因：查阅资料：22Fe NO Fe(NO)(+++ƒ棕色)
(3)用离子方程式解释NO 产生的原因______．
(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析：
反应Ⅰ：2Fe +与3HNO 反应； 反应Ⅱ：2Fe +与NO 反应
①依据实验现象，甲认为反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ______(填“快”或“慢”)．
②乙认为反应Ⅰ是一个不可逆反应，并通过实验证明其猜测正确，乙设计的实验方案是______．
③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因______．
【答案】3222Fe Cu 2Fe Cu ++++=+ 0.1 取44mL0.1mol /LFeSO 溶液，向其中滴加3滴0.1mol /LKSCN 溶液 ()222Cu 4SCN 2Cu SCN (SCN)+-+=↓+
23323Fe 4H NO 3Fe NO 2H O ++-+++=+↑+ 慢 取反应后的黄色溶液于试管中，向其
中加入几滴(]
36K [Fe CN)溶液或者4KMnO ，溶液无明显变化，说明反应I 是不可逆反应
2Fe +被硝酸氧化为3Fe +，导致溶液中2Fe +浓度降低，导致平衡22Fe NO Fe(NO)+++ƒ逆向移动，最终2Fe(NO)+
完全转化为3Fe +，溶液由棕色变为黄色
【解析】
【分析】
（1）Fe 3+与Cu 粉发生反应生成铜离子与亚铁离子；
（2）图1中得到溶液中Fe 2+为0.2mol/L ，Cu 2+为0.1mol/L ，分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入KSCN 溶液进行对照实验；由题目信息ii 可知，Cu 2+与SCN -反应生成CuSCN 沉淀，同时生成(SCN)2；
（3）亚铁离子具有还原性，酸性条件下硝酸根具有强氧化性，反应生成铁离子、NO 与水；
（4）①反应速率快的反应现象最先表现；
②反应中硝酸过量，若存在平衡，溶液中含有Fe 2+，否则没有Fe 2+，可以用K 3[Fe(CN)6]溶液检验；
③Fe 2+被硝酸氧化为Fe 3+，导致溶液中Fe 2+浓度降低，导致平衡发生移动，最终Fe(NO)2+完全转化为Fe 3+。

【详解】
（1）Fe 3+与Cu 粉发生反应生成铜离子与亚铁离子，反应离子方程式为：3222Fe Cu 2Fe Cu ++++=+，
故答案为：3222Fe Cu 2Fe Cu ++++=+；
（2）由反应3222Fe Cu 2Fe Cu ++++=+，可知图1中得到溶液中2Fe +为0.2mol /L ，2Cu +为0.1mol /L ，分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入KSCN 溶液进行对照实验，故实验方案为：
步骤1：取44mL0.1mol /LCuSO 溶液，向其中滴加3滴0.1mol /LKSCN 溶液， 步骤2：取44mL0.1mol /LFeSO 溶液，向其中滴加3滴0.1mol /LKSCN 溶液， 由题目信息ii 可知，2Cu +与SCN -反应生成CuSCN 沉淀，同时生成2(SCN)，反应离子方程式为：222Cu 4SCN 2CuSCN (SCN)+-+=↓+，
故答案为：0.1；取44mL0.1mol /LFeSO 溶液，向其中滴加3滴0.1mol /LKSCN 溶液；222Cu 4SCN 2CuSCN (SCN)+-+=↓+；
（3）亚铁离子具有还原性，酸性条件下硝酸根具有强氧化性，反应生成铁离子、NO 与水，反应离子方程为：23323Fe
4H NO 3Fe NO 2H O ++-+++=+↑+，
故答案为：23323Fe 4H NO 3Fe NO 2H O ++-+++=+↑+；
（4）①溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率快的反应现象最先表现，反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢，
故答案为：慢；
②反应中硝酸过量，若存在平衡，溶液中含有2Fe +，否则没有2Fe +，具体的实验方案是：取反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴(]36K [Fe CN)溶液，溶液无明显变化，说明反应I 是不可逆反应，
故答案为：取反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴(]
36K [Fe CN)溶液，溶液无明显变化，说明反应I 是不可逆反应；
③Fe 2+被硝酸氧化为3Fe +，导致溶液中2Fe +浓度降低，导致平衡22Fe NO Fe(NO)+++ƒ逆向移动，最终2Fe(NO)+完全转化为3Fe +，溶液由棕色变为黄色，
故答案为：2Fe +被硝酸氧化为3Fe +，导致溶液中2Fe +浓度降低，导致平衡
22Fe NO Fe(NO)+++ƒ逆向移动，最终2Fe(NO)+完全转化为3Fe +，溶液由棕色变为黄色。

3．某小组同学对FeCl 3与KI 的反应进行探究。

（初步探究）室温下进行下表所列实验。

(1)证明实验Ⅰ中有Fe 2+ 生成，加入的试剂为____________________________。

(2)写出实验Ⅰ反应的离子方程式：_____________________________________。

(3)上述实验现象可以证明Fe 3+与I −发生可逆反应，实验Ⅰ在用量上的用意是__________
(4)在实验I 的溶液中加入CCl 4，实验现象是____________________________，取其上层清液中滴加KSCN 溶液，并未看到明显的红色，其原因为（从平衡移动的角度解释）_________________________________________________________。

（深入探究）20min 后继续观察实验现象：实验Ⅰ溶液棕黄色变深；实验Ⅱ溶液红色变浅。

(5)已知在酸性较强的条件下，I −可被空气氧化为I 2，故甲同学提出假设：该反应条件下空气将I −氧化为I 2，使实验Ⅰ中溶液棕黄色变深。

甲同学设计实验：
____________________________________，20min 内溶液不变蓝，证明该假设不成立，导致溶液不变蓝的因素可能是__________________________。

【答案】铁氰化钾 2Fe 3++2I −垐?噲?2Fe 2++I 2 使KI 过量，再检验是否有Fe 3+，以证明该反
应为可逆反应 下层呈紫色，上层呈浅绿色 用CCl 4萃取碘以后，使平衡右移，Fe 3+浓度更小，与SCN -的反应不明显 向试管中加入5ml 0.1mol/L 的KI 溶液和1-2滴淀粉溶液，加酸调pH=5,钟后观察现象 碘离子浓度过小，氢离子浓度过小（合理即可）
【解析】
【分析】
(1) 在含有Fe 2+ 的溶液中滴加铁氰化钾溶液有蓝色沉淀生成；
(2) Fe 3+与I -发生氧化还原反应生成碘单质；
(3) 取2mL 实验Ⅰ反应后的溶液，滴加2滴0.1mol•L -1KSCN 溶液溶液呈红色，实验Ⅰ滴入几滴反应后仍含铁离子；
(4)I 2易溶于CCl 4；减小生成物的浓度，平衡会向正反应方向移动。

(5) 已知在酸性较强的条件下，I -可被空气氧化为I 2，设计实验可以在酸性弱的条件下观察反应现象分析判断，导致溶液不变蓝的因素可逆是碘离子浓度和氢离子浓度低的原因。

【详解】
(1) 取实验Ⅰ反应后溶液适量，向溶液中滴加铁氰化钾溶液有蓝色沉淀生成，说明所得溶液中含有Fe 2+ ，即反应中生成Fe 2+；
(2) Fe 3+与I -发生氧化还原反应，所以该反应的离子方程式为：2Fe 3++2I -⇌2Fe 2++I 2；
(3) 实验Ⅱ取2mL 实验Ⅰ反应后的溶液，滴加2滴0.1mol•L -1KSCN 溶液，溶液变红色，说明KI 过量的前提下仍含铁离子，说明反应不能进行彻底，证明反应为可逆反应；
(4) 因I 2易溶于CCl 4，则实验I 的溶液中加入CCl 4，振荡静置后可观察到下层呈紫色，上层呈浅绿色；在2Fe 3++2I -⇌2Fe 2++I 2平衡体系中，萃取后I 2的浓度降低，平衡正向移动，溶液中Fe 3+的浓度极低，向上层清液中滴加KSCN 溶液，Fe 3+与SCN -的反应不明显，无法看到明显的红色。

(5) 已知在酸性较强的条件下，I -可被空气氧化为I 2，故甲同学提出假设：该反应条件下空气将I -氧化为I 2，使实验Ⅰ中溶液棕黄色变深。

甲同学设计实验：向试管中加入5ml0.1molKI 溶液和2滴淀粉溶液，加酸调至PH=5，20min 内溶液不变蓝，证明该假设不成立，导致溶液不变蓝的因素可能是c(I -)浓度低、c(H +)浓度低。

4．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。

请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有__________________________________； （2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是____________________________； （3）实验室中现有24Na SO 、4MgSO 、24Ag SO 、24K SO 等4中溶液，可与实验中4CuSO 溶液起相似作用的是______________________________________；
（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措旌有________（答两种）；
（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。

将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn 粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。

①请完成此实验设计，其中：V1=______，V6=______，V9=______；
CuSO溶液时，生成氢气的速率会大大提高。

但②该同学最后得出的结论为：当加入少量4
CuSO溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。

请分析氢气生成速率下当加入的4
降的主要原因________________________________________________________
【答案】Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成铜锌原电池，加快了氢气产生的速率 Ag2SO4升高反应温度、适当增加硫酸的浓度（答案合理即可） 30 10 17.5 当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积
【解析】
【详解】
（1）在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu、Zn＋
H2SO4=ZnSO4＋H2↑。

（2）由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了CuZn原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。

（3）只要是比锌的金属性弱的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。

（4）要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。

（5）①因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取 30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得V6＝10 mL， V9＝17.5 mL。

②由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢。

5．硫代硫酸钠(Na2S2O3)是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定，在酸性溶液中分解产生S、SO2。

Ⅰ. Na2S2O3的制备。

工业上可用反应：2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3 +CO2制得，实验室模
拟该工业过程的装置如图所示。

(1)b中反应的离子方程式为________，c中试剂为_________。

(2)反应开始后，c中先有浑浊产生，后又变澄清。

此浑浊物是_______。

(3)实验中要控制SO2生成速率，可以采取的措施有___________(写出两条)。

(4)为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入的SO2，不能过量，原因是_______。

(5)制备得到的Na2S2O3中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。

设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4：___________________________________。

Ⅱ. 探究Na2S2O3与金属阳离子的氧化还原反应。

资料：ⅰ．Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-(紫黑色)
ⅱ．Ag2S2O3为白色沉淀，Ag2S2O3可溶于过量的S2O32-
装置编号试剂X实验现象
①Fe(NO3)3溶液混合后溶液先变成紫黑色, 30s后溶液几乎变为无色
②AgNO3溶液先生成白色絮状沉淀，振荡后，沉淀溶解，得到无色溶液
(6)根据实验①的现象，初步判断最终Fe3+被S2O32-还原为Fe2+，通过____(填操作、试剂和现象)，进一步证实生成了Fe2+。

从化学反应速率和平衡的角度解释实验Ⅰ的现象：____。

(7)同浓度氧化性：Ag+ > Fe3+。

实验②中Ag+未发生氧化还原反应的原因是____。

(8)进一步探究Ag+和S2O32-反应。

装置编号试剂X实验现象
③AgNO3溶液先生成白色絮状沉淀，沉淀很快变为黄色、棕色，最后为黑色沉淀。

实验③中白色絮状沉淀最后变为黑色沉淀(Ag2S)的化学方程式如下，填入合适的物质和系数：Ag2S2O3+_____ =Ag2S+_____
(9)根据以上实验，Na2S2O3与金属阳离子发生氧化还原反应和____有关(写出两条)。

【答案】SO32-+2H+= H2O +SO2↑;或HSO3－+H+=SO2↑+H2O 硫化钠和碳酸钠的混合溶液硫控制反应温度、调节酸的滴加速度(或调节酸的浓度等) 若SO2过量，溶液显酸性，产物分
解取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层溶液(或过滤，取滤液)，滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀生成紫色配合物的反应速率快，氧化还原反应速率慢；Fe3+与S2O32−氧化还原反应的程度大，Fe3++3S2O32-Fe(S 2O3)33-(紫黑色)平衡逆移，最终溶液几乎无色 Ag+与S2O32−生成稳定的配合物，浓度降低，Ag+的氧化性和S2O32−的还原性减弱 H2O H2SO4阳离子、用量等
【解析】
【分析】
Ⅰ.第一个装置为二氧化硫的制取装置，制取二氧化硫的原料为：亚硫酸钠和70%的浓硫酸；c装置为Na2S2O3的生成装置；d装置为尾气吸收装置，吸收二氧化硫和硫化氢等酸性气体，结合问题分析解答；
Ⅱ.(6)利用铁氰化钾溶液检验反应后的溶液中含有Fe2+；根据外界条件对反应速率和平衡的影响分析解答；
(7)实验②滴加AgNO3溶液，先生成白色絮状沉淀，振荡后，沉淀溶解，得到无色溶液，说明溶液中Ag+较低，减少了发生氧化还原反应的可能；
(8)Ag2S2O3中S元素化合价为+2价，生成的Ag2S中S元素化合价为-2价，是还原产物，则未知产物应是氧化产物，结合电子守恒、原子守恒分析即可；
(9)结合实验①、②、③从阳离子的氧化性、离子浓度等方面分析。

【详解】
Ⅰ. (1)第一个装置为二氧化硫的制取装置，制取二氧化硫的原料为：亚硫酸钠和70%的浓硫酸，反应的离子方程式为：SO32-+2H+=SO2↑+H2O，c装置为Na2S2O3的生成装置，根据反应原理可知c中的试剂为：硫化钠和碳酸钠的混合溶液；
(2)反应开始时发生的反应为：Na2S+SO2+H2O=H2S+Na2SO3，SO2+2H2S=3S↓+2H2O，故该浑浊物是S；
(3)通过控制反应的温度或硫酸的滴加速度可以控制SO2生成速率；
(4)硫代硫酸钠遇酸易分解，若通入的SO2过量，则溶液显酸性，硫代硫酸钠会分解；
(5)检测产品中是否存在Na2SO4的方法是取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层溶液(或过滤，取滤液)，滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质。

Ⅱ.(6)实验①的现象是混合后溶液先变成紫黑色，30s后溶液几乎变为无色，取反应后的混合液并加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则有Fe2+生成，可判断为Fe3+被S2O32-还原为Fe2+；混合后溶液先变成紫黑色，30s后溶液几乎变为无色，说明Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-反应速率较Fe3+和S2O32-之间的氧化还原反应，且促进平衡逆向移动；先变成紫黑色后变无色，说明生成紫色配合物的反应速率快，氧化还原反应速率慢；另外Fe3+与S2O32−氧化还原反应的程度大，导致Fe3++3S2O32-Fe(S2O3)33-(紫黑色)平衡逆移，最终溶液几乎无色；
(7)同浓度氧化性：Ag+ >Fe3+，但实验②未发生Ag+与S2O32-之间的氧化还原反应，结合实验现象先生成白色絮状沉淀，振荡后，沉淀溶解，得到无色溶液，说明Ag+与S2O32−生成稳定的配合物，浓度降低，Ag+的氧化性和S2O32−的还原性减弱；
(8)Ag2S2O3中S元素化合价为+2价，生成的Ag2S中S元素化合价为-2价，是还原产物，
则未知产物应是氧化产物，如果产物是H2SO3，能被Ag+继续氧化，则氧化产物应为
H2SO4，结合原子守恒可知，另一种反应物应为H2O，发生反应的化学方程式为
Ag2S2O3+H2O=Ag2S+H2SO4；
(9)结合实验①、②、③可知，Na2S2O3与金属阳离子发生氧化还原反应和金属阳离子的氧化性强弱、离子浓度大小、反应物的用量等有关。

6．（1）利用原电池装置可以验证Fe3+与Cu2+氧化性相对强弱，如下图所示。

该方案的实验原理是自发进行的氧化还原反应可以设计为原电池。

写出该氧化还原反应的离子方程式：__________。

该装置中的负极材料是______（填化学式），正极反应式是
_______。

（2）某研究性学习小组为证明2Fe3++2I－⇌2Fe2++I2为可逆反应，设计如下两种方案。

方案一：
取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加2mL0.1mol/L的FeCl3溶液，再继续加入2mLCCl4，充分振荡、静置、分层，再取上层清液，滴加KSCN溶液。

①方案一中能证明该反应为可逆反应的现象是______。

②有同学认为方案一设计不够严密，即使该反应为不可逆反应也可能出现上述现象，其原因是（用离子方程式表示）_____。

方案二：
设计如下图原电池
．．．装置，接通灵敏电流计，指针向右偏转（注：灵敏电流计指针总是偏向电源正极），随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。

当指针读数变零后，在右管中加入1mol/L FeCl2溶液。

③方案二中，“读数变为零”是因为____________.
④“在右管中加入1mol/L FeCl2溶液”后，观察到灵敏电流计的指针______偏转（填“向左”、“向右”或“不”），可证明该反应为可逆反应。

【答案】Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ Cu Fe3+ + e－ = Fe2+下层（CCl4层）溶液呈紫红色，且上层清液中滴加KSCN后溶液呈血红色 4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+该可逆反应达到了化学平衡
状态 向左 【解析】 【分析】
（1）验证Fe 3+与Cu 2+氧化性强弱时，应将反应Cu+2Fe 3+=Cu 2++2Fe 2+设计成原电池，原电池中铜作负极发生氧化反应被损耗，选用金属性弱于铜的金属或非金属C 作正极，电解质溶液为可溶性的铁盐；
（2）方案一：如该反应为可逆反应，加入四氯化碳，四氯化碳层呈紫红色，上层清液中滴加KSCN 后溶液呈血红色；但在振荡过程中，Fe 2+离子易被空气中氧气生成Fe 3+，不能证明Fe 3+未完全反应；
方案二：图中灵敏电流计的指针指向右，右侧烧杯为正极，当指针读数变零后，在右管中加入1mol/LFeCl 2溶液，如为可逆反应，可发生2Fe 2++I 2⇌2Fe 3++2I -，I 2被还原，指针应偏向左。

【详解】
（1）Fe 3+氧化性比Cu 2+强，可发生2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+反应，反应中Cu 被氧化，Cu 电极为原电池的负极，负极反应式为Cu-2e -=Cu 2+，选用金属性弱于铜的金属或石墨作正极，正极上Fe 3+发生还原反应，电极反应式为Fe 3++e -=Fe 2+，故答案为Cu+2Fe 3+=Cu 2++2Fe 2+；Cu ； Fe 3+ + e － = Fe 2+；
（2）①若该反应为可逆反应，反应中有碘单质生成，但不足量的Fe 3+不能完全反应，溶液中依然存在Fe 3+，则证明有碘单质和Fe 3+存在的实验设计为：向反应后的溶液再继续加入2mLCCl 4，充分振荡、静置、分层，下层（CCl 4层）溶液呈紫红色，再取上层清液，滴加KSCN 溶液，溶液呈血红色，故答案为下层（CCl 4层）溶液呈紫红色，且上层清液中滴加KSCN 后溶液呈血红色；
②在振荡过程中，Fe 2+离子易被空气中氧气生成Fe 3+，不能证明反应可逆，反应的化学方程式为4Fe 2++O 2+4H +=2H 2O+4Fe 3+，故答案为4Fe 2++O 2+4H +=2H 2O+4Fe 3+；
③若该反应为可逆反应，“读数变为零”说明该可逆反应达到了化学平衡状态，故答案为该可逆反应达到了化学平衡状态；
④当指针读数变零后，在右管中加入1mol/LFeCl 2溶液，如为可逆反应，可发生
2Fe 2++I 2⇌2Fe 3++2I -，I 2被还原，灵敏电流计指针总是偏向电源正极，指针应偏向左，故答案为向左。

【点睛】
本题考查化学反应原理的探究，侧重于分析问题和实验能力的考查，注意把握发生的电极反应、原电池工作原理，注意可逆反应的特征以及离子检验的方法为解答的关键。

7．二氧化锰是化学工业中常用的氧化剂和催化剂。

我国主要以贫菱锰矿（有效成分为
3MnCO ）为原料，通过热解法进行生产。

（1）碳酸锰热解制二氧化锰分两步进行： i.()()()1321MnCO s MnO s CO g H a kJ mol -+∆=+僩
ii. ()()()
122222MnO s O g MnO s H b kJ mol -+∆=+僩
①反应i 的化学平衡常数表达式K =___________。

②焙烧3MnCO 制取2MnO 的热化学方程式是_________________。

（2）焙烧（装置如图1）时持续通入空气，并不断抽气的目的是________________。

（3）在其他条件不变时，某科研团队对影响3MnCO 转化率的生产条件进行了研究，结果如图2、图3所示。

①图2是在常压（0.1MPa ）下的研究结果，请在图2中用虚线画出10MPa 下3MnCO 转化率与反应温度的关系图______。

②常压下，要提高3MnCO 的转化率，应选择的生产条件是____________焙烧68h :。

③图3中，焙烧8h 时，3MnCO 的转化率：干空气<湿空气，原因是______________。

【答案】()2c CO
()()()()()132222222MnCO s O g MnO s CO g H a b kJ mol -++∆=++僩 保持2
O 的浓度，降低2CO 的浓度，使平衡正向移动，提高碳酸锰的转化率
湿空气中，0350C 左右 干空气中没有催化剂，反
应速率比湿空气中慢，8h 时未达到平衡。

【解析】 【分析】
（1）考查平衡常数表达式以及盖斯定律； （2）焙烧时持续通入空气，并不断抽气的目的可以从
32222MnCO (s)+O (g)2MnO (s)+2CO (g)ƒ的平衡正向移动入手；
（3）增压32222MnCO (s)+O (g)2MnO (s)+2CO (g)ƒ平衡逆向移动。

未达到平衡的某
个时间点物质的转化率大小比较可以从反应速率入手。

【详解】
（1）①固体不写进平衡常数表达式，故K=2
c(CO )； ②热化学方程式i 扩大倍数2，再加上方程式ii ，可得到焙烧3MnCO 制取2MnO 的热化学方程式-132222MnCO (s)+O (g)2MnO (s)+2CO (g)ΔH=+(2a+b)kJ?mol ƒ
；
（2）焙烧时持续通入空气，并不断抽气分离出CO 2，
32222MnCO (s)+O (g)2MnO (s)+2CO (g)ƒ的平衡会正向移动，故答案为保持2O 的浓
度，降低2CO 的浓度，使平衡正向移动，提高碳酸锰的转化率； （3）①增压32222MnCO (s)+O (g)2MnO (s)+2CO (g)ƒ平衡逆向移动，相同温度条件
下物质转化率降低，则作图为：
；
②结合图2和图3，湿空气中，0350C 左右，焙烧368h MnCO ，的转化率较高； ③8h 时干空气中未达到平衡，物质的转化率大小可以通过比较反应速率得到，故答案为干空气中没有催化剂，反应速率比湿空气中慢，8h 时未达到平衡。

8．金属镍具有较高的经济价值，工业上采用一定方法处理含镍废水使其达标排放并回收镍。

某电镀废水中的镍主要以NiR 2络合物形式存在，在水溶液中存在以下平衡：NiR 2 (aq)
Ni 2+(aq) +2R -(aq) （R -为有机物配体，K =1.6×10-14）
（1）传统的“硫化物沉淀法”是向废水中加入Na 2S ，使其中的NiR 2生成NiS 沉淀进而回收镍。

①该反应的离子方程式为_________。

②NiS 沉淀生成的同时会有少量Ni(OH)2沉淀生成，用离子方程式解释Ni(OH)2生成的原因是_________、_________。

（2）“硫化物沉淀法”镍的回收率不高，处理后废水中的镍含量难以达标。

“铁脱络-化学沉淀法”可达到预期效果，该法将镍转化为Ni(OH)2固体进而回收镍。

工艺流程如下：
“脱络”（指镍元素由络合物NiR2转化成游离的Ni2+）过程中，R—与中间产物·OH（羟基自由基）反应生成难以与Ni2+络合的·R（有机物自由基），但·OH也能与H2O2发生反应。

反应的方程式如下：
Fe2+ + H 2O2 Fe3+ + OH—+.OH (i)
R—+ .OH OH—+ .R (ii)
H 2O2+2.OH O2↑ + 2H2O (iii)
实验测得“脱络”过程中H2O2的加入量对溶液中镍去除率的影响如右图所示：
①从平衡移动的角度解释加入Fe2+和H2O2能够实现“脱络”的原因是_________。

②分析图中曲线，可推断过氧化氢的最佳加入量为_________g·L-1；低于或高于这个值，废水处理效果都下降，原因是_________。

【答案】NiR 2 + S2-NiS↓+ 2R-S2- + H2O HS- + OH-NiR2 + 2OH-
Ni(OH)2↓+ 2R-NiR2在溶液中存在以下平衡：NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq)。

Fe2+和H2O2通过反应i和反应ii将R—转化成难以与Ni2+络合的·R，使c(R-)减小，平衡正向移动，实现“脱络”0.45 低于此数值，反应i生成的·OH过少，不足以使R—充分转化成·R；高于此数值，H2O2多，但反应i生成的·OH能与H2O2发生反应iii，使H2O2转化成O2和H2O，同样不能使R—充分转化成·R。

【解析】
(1)①向废水(镍主要以NiR2络合物形式存在)中加入Na2S，使其中的NiR2生成NiS沉淀，反应的离子方程式为NiR2 + S2-= NiS↓+ 2R-，故答案为：NiR2 + S2-= NiS↓+ 2R-；
②NiS沉淀生成的同时会有少量Ni(OH)2沉淀生成，是因为S2- + H2O HS- + OH-，NiR2 + 2OH- = Ni(OH)2↓+ 2R-，故答案为S2- + H2O HS- + OH-；NiR2 + 2OH- = Ni(OH)2↓+ 2R-；(2)①NiR2在溶液中存在以下平衡：NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq)。

Fe2+和H2O2通过反应i 和反应ii将R—转化成难以与Ni2+络合的·R，使c(R-)减小，平衡正向移动，实现“脱络”，故答案为NiR2在溶液中存在以下平衡：NiR2 (aq) Ni2+(aq) +2R-(aq)。

Fe2+和H2O2通过反应。