上海化学 化学反应速率与化学平衡的专项 培优易错试卷练习题
一、化学反应速率与化学平衡
1.研究+6价铬盐不同条件下微粒存在形式及氧化性,某小组同学进行如下实验:
-已知:Cr2O72(橙色)+H2O2CrO42-(黄色)+2H+△H=+13.8kJ/mol,+6价铬盐在一定条件
下可被还原为Cr3+,Cr3+在水溶液中为绿色。
(1)试管c和b对比,推测试管c的现象是_____________________。
(2)试管a和b对比,a中溶液橙色加深。甲认为温度也会影响平衡的移动,橙色加深不一定是c(H+)增大影响的结果;乙认为橙色加深一定是c(H+)增大对平衡的影响。你认为是否需要再设计实验证明?__________(“是”或“否”),理由是____________________________________________________。
c(Cr2O72-)_____(选填“增大”,(3)对比试管a、b、c的实验现象,可知pH增大2-c(CrO4)“减小”,“不变”);
(4)分析如图试管c继续滴加KI溶液、过量稀H2SO4的实验现象,说明+6价铬盐氧化性强弱为Cr2O72-__________CrO42-(填“大于”,“小于”,“不确定”);写出此过程中氧化还原反应的离子方程式_________。
(5)小组同学用电解法处理含Cr2O72-废水,探究不同因素对含Cr2O72-废水处理的影响,结果如表所示(Cr2O72-的起始浓度,体积、电压、电解时间均相同)。 实验 是否加入Fe2(SO4)3 是否加入H2SO4 电极材料 ⅰ 否 否 阴、阳极均为石墨 ⅱ 否 加入1mL 阴、阳极均为石墨 12.7 ⅲ 加入5g 加入1mL 阴、阳极均为石墨 20.8 ⅳ 否 加入1mL 阴极为石墨,阳极为铁 57.3 Cr2O72-的去除率/% 0.922 ①实验ⅱ中Cr2O72-放电的电极反应式是________________。
②实验ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的机理如图所示,结合此机理,解释实验iv中Cr2O72-去除率提高较多的原因_______________。
--+
【答案】溶液变黄色 否 Cr2O72(橙色)+H2O?CrO42(黄色)+2H正向是吸热反应,若因
浓H2SO4溶于水而温度升高,平衡正向移动,溶液变为黄色。而实际的实验现象是溶液橙色加深,说明橙色加深就是增大c(H)平衡逆向移动的结果 减小 大于 Cr2O72+6I
+
--
+14H+=2Cr3++3I2+7H2O Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O 阳极Fe失电子生成Fe2+,Fe2+与Cr2O72-在酸性条件下反应生成Fe3+,Fe3+在阴极得电子生成Fe2+,继续还原Cr2O72-,Fe2+循环利用提高了Cr2O72的去除率 【解析】 【分析】
根据平衡移动原理分析对比实验;注意从图中找出关键信息。 【详解】
(1)由Cr2O72-(橙色)+H2O
2CrO42-(黄色)+2H+及平衡移动原理可知,向重铬酸钾溶液
中加入氢氧化钠溶液后,可以减小溶液中的氢离子浓度,使上述平衡向正反应方向移动,因此,试管c和b(只加水,对比加水稀释引起的颜色变化)对比,试管c的现象是:溶液变为黄色。
(2)试管a和b对比,a中溶液橙色加深。甲认为温度也会影响平衡的移动,橙色加深不一定是c(H)增大影响的结果;乙认为橙色加深一定是c(H)增大对平衡的影响。我认为不需要再设计实验证明,故填否。理由是:Cr2O72-(橙色)+H2O?CrO42-(黄色)+2H+正向是吸热反应,浓H2SO4溶于水会放出大量的热量而使溶液的温度升高,上述平衡将正向移动,溶液会变为黄色。但是,实际的实验现象是溶液的橙色加深,说明上述平衡是向逆反应方向移动的,橙色加深只能是因为增大了c(H+)的结果。
(3)对比试管a、b、c的实验现象,可知随着溶液的pH增大,上述平衡向正反应方向移
+
+
-
c(Cr2O72-)动,c(Cr2O7)减小,而c(CrO4) 增大,故2-减小。 c(CrO4)2-2-(4)向试管c继续滴加KI溶液,溶液的颜色没有明显变化,但是,加入过量稀H2SO4后,溶液变为墨绿色,增大氢离子浓度,上述平衡向逆反应方向移动,CrO42-转化为Cr2O72-----,Cr2O72可以在酸性条件下将I氧化,而在碱性条件下,CrO42不能将I氧化,说明+6价铬
盐氧化性强弱为:Cr2O72-大于CrO42-;此过程中发生的氧化还原反应的离子方程式是Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O。
(5)①实验ⅱ中,Cr2O72-在阴极上放电被还原为Cr3+,硫酸提供了酸性环境,其电极反应式是Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O。
②由实验ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的机理示意图可知,加入Fe2(SO4)3溶于水电离出Fe3+,在直流电的作用下,阳离子向阴极定向移动,故Fe3+更易在阴极上得到电子被还原为Fe2+,Fe2+
在酸性条件下把Cr2O72-还原为Cr3+。如此循环往复,Fe3+在阴极得电子生成Fe2+,继续还原Cr2O72-,Fe2+循环利用提高了Cr2O72-的去除率。由此可知,实验iv中Cr2O72-去除率提高较多的原因是:阳极Fe失电子生成Fe2,Fe2与Cr2O72在酸性条件下反应生成Fe3,Fe3在阴极得电子生成Fe2+,继续还原Cr2O72-,故在阴阳两极附近均在大量的Fe2+,Fe2+循环利用提高了Cr2O72的去除率。 【点睛】
本题中有很多解题的关键信息是以图片给出的,要求我们要有较强的读图能力,能从图中找出解题所需要的关键信息,并加以适当处理,结合所学的知识解决新问题。
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+
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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 I- I2 I3- 浓度/(mol·L-1) 2.5×10-3 a 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·L-1
【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(4)① K??640,由此可求出a=2.5×10-3mol/L。答案为:2.5×10-3; ?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.某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格): 编号 ① ② ③ 实验目的 为以下实验作参照 醋酸浓度的影响 __ 碳粉/g 0.5 0.5 0.2 铁粉/g 2.0 __ 2.0 醋酸/% 90.0 36.0 90.0 (2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了_____________腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向;此时,碳粉表面发生了__(“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是___________________________________。
(3)该小组对图2中0~t1时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二:
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