高考化学 化学反应速率与化学平衡 综合题附答案解析

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【答案】适当提高温度以加快反应速率,若温度太高则 H2O2 分解 b 3 【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;
(5)图 2 中的②中通入二氧化硫,反应生成了硫酸钡沉淀,可以根据硫酸钡的质量计算二氧
化硫的量;
(6)Ba(OH)2 溶液能吸收空气的 CO2,另外 BaSO3 易被空气中氧气氧化,这些原因均能引起测 定误差。
【详解】
(1)由于称量黄铜矿样品 1.150g,精确度达到了千分之一,应该选用电子天平进行称量,把
(4)乙同学设计了下列一组实验:所用铁块的形状、质量均相同,所用酸的体积相同,其浓 度如下,你认为产生氢气速率最快的是______。 A 18.4mol·L-1 硫酸 B 5.0mol·L-1 硝酸 C 3.0mol·L-1 盐酸 D 2.0mol·L-1 硫酸 【答案】收集 500 mL 氢气所需的时间 1 2 1 4 1 3 D 【解析】 【分析】 该实验的目的是通过铁与盐酸反应的实验,研究影响反应速率的因素,由表格数据可知, 实验 1 和 2 铁的状态不同,目的是研究铁的状态对该反应速率的影响;实验 1 和 3 盐酸的 浓度不同,目的是研究盐酸的浓度对该反应速率的影响;实验 1 和 4 反应温度不同,目的 是研究反应温度对该反应速率的影响。 【详解】 (1)该实验的目的是通过铁与盐酸反应的实验,研究影响反应速率的因素,要比较反应速 率的快慢,还需要测定收集到标准状况下 500mL 氢气所需的时间,故答案为:收集 500 mL 氢气所需的时间; (2)由表格数据可知,实验 1 和 2 铁的状态不同,目的是研究铁的状态对该反应速率的影 响;实验 1 和 4 反应温度不同,目的是研究反应温度对该反应速率的影响,故答案为:1; 2;1;4; (3)由图可知,曲线 c、d 的反应速率较慢,固体表面积越大,反应速率越快,则 1 和 2 相比,1 的反应速率较慢;酸的浓度越大,反应速率越快,则 1 和 3 相比,3 的反应速率 较慢;温度越高,反应速率越快,则 1 和 4 相比,1 的反应速率较慢,所以曲线 c、d 分别 对应的实验组别可能是 1 和 3,故答案为:1;3; (4)铁在 18.4mol·L-1 硫酸中钝化,无氢气生成;铁与 5.0mol·L-1 硝酸反应生成一氧化
解反应的催化作用。 (1)FeCl3 溶液对双氧水的分解有催化作用,所以现象是试管中有大量气泡产生,带火星 的木条复燃; (2)对于真正催化分解 H2O2 的到底是 H2O、Fe3+还是 Cl-,同学共有三个猜想,根据推 理,可知最不可能的是甲; (3)通过加入加入少量的 HCl 引入 Cl-,而无明显现象,起催化作用的不是 Cl-;从而可知 起催化作用的一定是铁离子,通过加入 Fe(NO3)3 溶液(或 Fe2(SO4)3 溶液引入 Fe3+, H2O2 的分解被促进,故试管中有大量气泡产生,带火星的木条复燃,说明起催化作用的是 Fe3+。 【详解】 (1)根据实验结论可知实验中 H2O2 迅速分解,则现象为产生大量气泡,带火星的木条复燃, 故答案为试管中有大量气泡产生,带火星的木条复燃; (2) 三个猜想中,最不可能的是甲,理由是 l5%过氧化氢溶液中自身有水,但一般情况过氧 化氢溶液比较稳定,不会自行分解,可见水不是催化剂,故答案为甲;因过氧化氢溶液中 自身有水,可见水不是催化剂; (3)设计实验时需要控制变量,即分别加入 Fe3+或 Cl-,第一步实验加盐酸(有 Cl-、无 Fe3+) 无明显现象,说明 Cl-不起催化作用;第二步实验应加入一种含 Fe3+但不含 Cl-的物质,如 Fe2(SO4)3 等,H2O2 的分解被促进,故试管中有大量气泡产生,带火星的木条复燃,说明起 催化作用的是 Fe3+,故答案为起催化作用的不是 Cl-;Fe2(SO4)3 溶液);试管中有大量气 泡产生,带火星的木条复燃;起催化作用的是 Fe3+。 【点睛】 本题考查化学探究实验,注意从对比试验的角度验证了对 H2O2 起催化作用的是 Fe3+,把握 催化剂对反应速率的影响及题给信息为解答的关键。
气,可以将 b、d 装置中的二氧化硫全部排出去,使结果更加精确;
(4)根据滴定管的示数是上方小,下方大,可以读出滴定管示数是 20.10mL,当达到滴定终
点时,二氧化硫已经被碘单质消耗完毕,再滴入一滴碘单质,遇到淀粉会变蓝;根据硫原
子守恒和电子守恒找出关系式:CuFeS2~2SO2~2I2,消耗掉 0.05mol/L 标准碘溶液 20.10mL 时,即消耗的碘单质的量为:0.05mol/L×0.0201L=0.00105mol,所以黄铜矿的质量是:
氮,无氢气生成;铁与 3.0mol·L-1 盐酸和 2.0mol·L-1 硫酸反应生成氢气,3.0mol·L-1 盐酸中 氢离子浓度为 3.0mol·L-1,2.0mol·L-1 硫酸中氢离子浓度为 4.0mol·L-1,氢离子浓度越大, 反应速率越快,则产生氢气速率最快的是 2.0mol·L-1 硫酸,故答案为:D。 【点睛】 探究实验设计的关键是变量唯一化,分析表格数据时,注意分析各实验的数据,找出不同 数据是分析的关键,也是突破口。
(1)称量样品所用的仪器为_____,将样品研细后再反应,其目的是_______。
(2)装置 a 的作用是________。
a.有利于空气中氧气充分反应 b.除去空气中的水蒸气
c.有利于气体混合
d.有利于观察空气流速
(3)上述反应结束后,仍需通一段时间的空气,其目的是___________。
(4)滴定时,标准碘溶液所耗体积为_________mL。判断滴定已达终点的现象是
100 1
×
=0.0033mol,M=
1.637g
=496g/mol,则 39×3+(56+280×3)+18x=496,解得
Байду номын сангаас
25 3
0.0033mol
x=3。
4.CuSO4 溶液对过氧化氢的分解反应具有催化作用。有同学猜想其他盐溶液也能在这个反 应中起同样的作用,于是他们做了以下探究。 (1)请你帮助他们完成实验报告:
0.9246g
0.5×0.00105mol×184g/mol×10=0.9246g,所以其纯度是:
×100%=80.4%;
1.15g
(5)由于图 2 中,②硝酸钡溶液中通入二氧化硫能够生成硫酸钡沉淀,过滤干燥后,根据硫
酸钡的质量计算出二氧化硫的质量,故答案为②;
(6)将原装置 d 中的试液改为 Ba(OH)2,测得的黄铜矿纯度误差为+1%,在实验操作均正确 的前提下,引起误差的可能原因主要有空气中的 CO2 与 Ba(OH)2 反应生成 BaCO3 沉淀或 BaSO3 被氧化成 BaSO4。
实验过程
实验现象
实验结论
向盛有 5 mL 5%的 H2O2 溶液的试管中加入少量的 盐酸,并把带火星的木条伸入试管
无明显现象
____
向盛有 5 mL 5%的 H2O2 溶液的试管中加入少量的 ____,并把带火星的木条伸入试管
____
____
【答案】试管中有大量气泡产生,带火星的木条复燃 甲 过氧化氢溶液中有水,可见水 不是催化剂 起催化作用的不是 Cl- Fe2(SO4)3 溶液 试管中有大量气泡产生,带火星的木 条复燃 起催化作用的是 Fe3+ 【解析】 【分析】 此题通过提出猜想、实验探究、得出结论等步骤,以实验形式探究 FeCl2 溶液对过氧化氢分
黄铜矿样品研细,可以增大接触面积,从而提高反应速率,并且使黄铜矿充分反应;
(2)装置 a 中的浓硫酸可以吸收空气中的水蒸气,防止水蒸气进入反应装置 b 中发生危险,
同时根据冒出的气泡的快慢来控制气体的通入量,故答案为 bd;
(3)黄铜矿受热分解生成二氧化硫等一系列产物,分解完毕后仍然需要通入一段时间的空
实验过程
实验现象
实验结论
在一支试管中加入 5 mL 5%的 H2O2 溶 液,然后滴入适量的 FeCl3 溶液,把带火 星的木条伸入试管
____
FeCl3 溶液可以催化 H2O2 分解
(2)已知 FeCl3 在水中可电离出 Fe3+和 Cl-,同学们提出以下猜想。 甲同学的猜想:真正催化 H2O2 分解的是 FeCl3 溶液中的 H2O; 乙同学的猜想:真正催化 H2O2 分解的是 FeCl3 溶液中的 Fe3+; 丙同学的猜想:真正催化 H2O2 分解的是 FeCl3 溶液中的 Cl-。 你认为最不可能的是_______同学的猜想,理由是________。 (3)同学们对余下的两个猜想用实验进行了探究。请你仔细分析后完成下表:
2.某研究性学习小组通过铁与盐酸反应的实验,研究影响反应速率的因素(铁的质量相 等,铁块的形状一样,盐酸均过量),甲同学设计实验如下表:
实验编号
盐酸浓度(mol·L-1)
铁的状态
温度/°C
1
2.00
块状
20
2
2.00
粉末
20
3
1.00
块状
20
4
2.00
块状
40
请回答: (1)若四组实验均以收集到 500mL(已转化为标准状况下)氢气为标准,则上述实验中还需要 测定的数据是________。 (2)实验________和______是研究铁的状态对该反应速率的影响(填实验编号,下同);实验 ______和______是研究温度对该反应速率的影响。 (3)测定在不同时间 t 产生氢气体积 V 的数据,根据数据绘制得到图,则曲线 c、d 分别对应 的实验组别可能是_______、______。
高考化学 化学反应速率与化学平衡 综合题附答案解析 一、化学反应速率与化学平衡
1.黄铜矿是工业炼铜的主要原料,其主要成分为 CuFeS2,现有一种天然黄铜矿(含少量脉 石),为了测定该黄铜矿的纯度,某同学设计了如下实验:
现称取研细的黄铜矿样品 1.150g,在空气存在下进行煅烧,生成 Cu、Fe3O4 和 SO2 气体, 实验后取 d 中溶液的 置于锥形瓶中,用 0.05mol/L 标准碘溶液进行滴定,初读数为 0.00mL,终读数如图所示。请回答下列问题:
_______。通过计算可知,该黄铜矿的纯度为________。
(5)若用右图装置替代上述实验装置 d,同样可以达到实验目的的是____。(填编号)
(6)若将原装置 d 中的试液改为 Ba(OH)2,测得的黄铜矿纯度误差为+1%,假设实验操作 均正确,可能的原因主要有____________________。 【答案】电子天平 使原料充分反应、加快反应速率 b、d 使反应生成的 SO2 全部进入 d
(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=______。
装置中,使结果精确 20.10mL 溶液恰好由无色变成浅蓝色,且半分钟内不褪色 80.4%
② 空气中的 CO2 与 Ba(OH)2 反应生成 BaCO3 沉淀;BaSO3 被氧化成 BaSO4 【解析】
【分析】
(1)根据称量黄铜矿样品 1.150g,选择精确度较高的仪器;将样品研细,增大了接触面积;
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:
(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× 5 × 2
(2)浓硫酸可以将水除去,还可以根据冒出气泡的速率来调节空气流速;
(3)反应产生的二氧化硫应该尽可能的被 d 装置吸收;
(4)根据滴定管的读数方法读出消耗碘溶液的体积,根据反应结束时的颜色变化判断滴定终
点;先找出黄铜矿和二氧化硫及碘单质的关系式 CuFeS2~2SO2~2I2,再根据题中数据进行 计算;
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