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2020-2021备战高考化学化学反应速率与化学平衡-经典压轴题含详细答案

由天下分享时间：2025/1/5 9:52:39 加入收藏我要投稿点赞

一、化学反应速率与化学平衡

1．某校化学课外兴趣小组为了探究影响化学反应速率的因素，做了以下实验。 (1)用三支试管各取5.0 mL、0.01 mol·L－1的酸性KMnO4溶液，再分别滴入0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液，实验报告如下。

①实验1、3研究的是_________对反应速率的影响。 ②表中V＝_________mL。

(2)小组同学在进行(1)中各组实验时，均发现该反应开始时很慢，一段时间后速率会突然加快。对此该小组的同学展开讨论：

①甲同学认为KMnO4与H2C2O4的反应放热，温度升高，速率加快。 ②乙同学认为随着反应的进行，因_________，故速率加快。

(3)为比较Fe3＋、Cu2＋对H2O2分解的催化效果，该小组的同学又分别设计了如图甲、乙所示的实验。回答相关问题：

①装置乙中仪器A的名称为_________。

②定性分析：如图甲可通过观察反应产生气泡的快慢，定性比较得出结论。有同学提出将CuSO4溶液改为CuCl2溶液更合理，其理由是____________________________________。 ③定量分析：如图乙所示，实验时以收集到40 mL气体为准，忽略其他可能影响实验的因素，实验中需要测量的数据是_______________。

【答案】温度 4.0 产物Mn2+可能对该反应具有催化作用分液漏斗控制阴离子相同，排除阴离子的干扰收集40mL气体所需时间【解析】【分析】

（1）①、②作对比实验分析，其他条件相同时，只有一个条件的改变对反应速率的影响；（2）探究反应过程中反应速率加快的原因，一般我们从反应放热，温度升高，另一个方面从反应产生的某种物质可能起到催化作用；

（3）比较Fe3＋、Cu2＋对H2O2分解的催化效果，阳离子不同，尽量让阴离子相同，减少阴离子不同造成的差别，催化效果可以从相同时间内收集气体体积的多少或者从收集相同体积的气体，所需时间的长短入手。

【详解】

（1）①实验1、3反应物物质的量浓度，但温度不同，所以反应速率不同是由温度不同导致的，故实验1、3研究的是温度对反应速率的影响；

②实验1、2研究的是H2C2O4的浓度对反应速率的影响，此时反应温度相同，KMnO4的浓度相同，故表中V＝4.0mL

（2）随着反应的进行，生成的Mn2+的物质的量浓度逐渐增加，生成的Mn2+可能对反应有催化作用；

（3）①由仪器的构造，可知仪器A为分液漏斗；

②在探究Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，必须保证在其他的条件相同，所以将CuSO4改为CuCl2更为合理，可以避免由于阴离子不同造成的干扰；

③如图乙所示，实验时以收集到40 mL气体为准，忽略其他可能影响实验的因素，实验中需要测量的数据是时间，收集相同体积的气体，所需要的时间越少，反应速率越快。【点睛】

本题通过保持其他外界条件一致而改变一个条件来探究温度、催化剂对反应速率的影响，综合性较强。

2．用H2O2、KI和洗洁精可完成“大象牙膏”实验（短时间内产生大量泡沫），某同学依据文献资料对该实验进行探究。（1）资料1：KI在该反应中的作用：

H2O2＋I－＝H2O＋IO－；H2O2＋IO－＝H2O＋O2↑＋I－。总反应的化学方程式是________________。

（2）资料2：H2O2分解反应过程中能量变化如图所示，其中①有KI加入，②无KI加入。下列判断正确的是___________（填字母）。

a. 加入KI后改变了反应的路径 b. 加入KI后改变了总反应的能量变化 c. H2O2＋I－＝H2O＋IO－是放热反应

（3）实验中发现，H2O2与KI溶液混合后，产生大量气泡，溶液颜色变黄。再加入CCl4，振荡、静置，气泡明显减少。资料3：I2也可催化H2O2的分解反应。

①加CCl4并振荡、静置后还可观察到___________，说明有I2生成。

②气泡明显减少的原因可能是：i. H2O2浓度降低；ii. ________。以下对照实验说明i不是主要原因：向H2O2溶液中加入KI溶液，待溶液变黄后，分成两等份于A、B两试管中。A试

管加入CCl4，B试管不加CCl4，分别振荡、静置。观察到的现象是_____________。

－－

（4）资料4：I（aq）＋I2（aq）?I3（aq） K＝640。

为了探究体系中含碘微粒的存在形式，进行实验：向20 mL一定浓度的H2O2溶液中加入10mL 0.10mol·L－1 KI溶液，达平衡后，相关微粒浓度如下：微粒浓度/（mol·L－1） I－ 2.5×10－3 I2 a I3－ 4.0×10－3

①a＝__________。

②该平衡体系中除了含有I－，I2，I3－外，一定还含有其他含碘微粒，理由是________________。

【答案】2H2O2KI2H2O＋O2↑ a 下层溶液呈紫红色在水溶液中I2的浓度降低 A试管中产生气泡明显变少；B试管中产生气泡速率没有明显减小 2.5?10?3 2c（I2）＋c（I

－

－－

）＋3c（I3）＜0.033mol·L1

【解析】【分析】

（1）H2O2＋I－＝H2O＋IO－,H2O2＋IO－＝H2O＋O2↑＋I－,把两式加和，即可得到总反应的化学方程式。

（2）a. 加入KI后，一步反应分为两步进行，也就是改变了反应的路径，a正确； b. 加入KI后，反应物和生成物的能量都没有改变，b不正确； c. 由图中可知，H2O2＋I－＝H2O＋IO－是吸热反应，c不正确。

（3）①加CCl4并振荡、静置后还可观察到下层溶液呈紫红色，说明有I2生成。 ②气泡明显减少的原因可能是：i. H2O2浓度降低；ii. 在水溶液中I2的浓度降低。以下对照实验说明i不是主要原因：向H2O2溶液中加入KI溶液，待溶液变黄后，分成两等份于A、B两试管中。A试管加入CCl4，B试管不加CCl4，分别振荡、静置。观察到的现象是H2O2溶液的浓度相同，但产生气泡的速率差异很大。

4.0?10?3（4）① K??640，由此可求出a。 ?32.5?10?a②该平衡体系中除了含有I－，I2，I3－外，一定还含有其他含碘微粒，理由是原来溶液中c(I-

10mL?0.1mol/L?0.033mol/L，求出I－，I2，I3－中所含I的浓度和，二者比较便可得

30mL到结论。【详解】

（1）H2O2＋I－＝H2O＋IO－,H2O2＋IO－＝H2O＋O2↑＋I－,把两式加和，即可得到总反应的化学方程式为2H2O2KI2H2O＋O2↑。答案为：2H2O2KI2H2O＋O2↑；

（2）a. 加入KI后，一步反应分为两步进行，也就是改变了反应的路径，a正确； b. 加入KI后，反应物和生成物的能量都没有改变，b不正确；

c. 由图中可知，H2O2＋I－＝H2O＋IO－的反应物总能量小于生成物总能量，所以该反应是吸热反应，c不正确。答案为：a；

（3）①加CCl4并振荡、静置后还可观察到下层溶液呈紫红色，说明有I2生成。答案为：下层溶液呈紫红色；

②气泡明显减少的原因可能是：i. H2O2浓度降低；ii. 在水溶液中I2的浓度降低。以下对照实验说明i不是主要原因：向H2O2溶液中加入KI溶液，待溶液变黄后，分成两等份于A、B两试管中。A试管加入CCl4，B试管不加CCl4，分别振荡、静置。观察到的现象是H2O2溶液的浓度相同，但产生气泡的速率差异很大。答案为：在水溶液中I2的浓度降低；A试管中产生气泡明显变少，B试管中产生气泡速率没有明显减小；

4.0?10?3-3-3

a=2.510mol/L2.510（4）① K?，由此可求出×。答案为：×； ?640?32.5?10?a②该平衡体系中除了含有I，I2，I3外，一定还含有其他含碘微粒，理由是原来溶液中，c(I-)=

－

10mL?0.1mol/L?0.033mol/L；现在溶液中，I－，I2，I3－中所含I的浓度和为2c(I2)

30mL－－

＋c(I)＋3c(I3)=2×2.5×10-3+2.5×10-3+3×4.0×10-3=0.0195<0.033，I不守恒，说明产物中还

L－1。有含碘微粒。答案为：2c(I2)＋c(I－)＋3c(I3－)<0.033mol·【点睛】

在做探究实验前，要进行可能情况预测。向H2O2溶液中加入KI溶液，待溶液变黄，则表明生成了I2，加入CCl4且液体分层后，发现气泡逸出的速率明显变慢，CCl4与H2O2不反应，是什么原因导致生成O2的速率减慢？是c(H2O2)减小，还是c(I2)减小所致？于是我们自然想到设计对比实验进行验证。

3．锂离子电池能够实现千余次充放电，但长时间使用后电池会失效，其中的化学试剂排放至环境中不仅会造成环境污染，还会造成资源的浪费。实验室模拟回收锂离子电池中的Co、Ni、Li的流程如图。

已知：LiCoO2难溶于水，易溶于酸。回答下列问题：

（1）LiCoO2中Co的化合价是__。

（2）LiCoO2在浸出过程中反应的离子方程式是__。