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文檔簡介
1、精品-邁向名師之星級題庫-選修4第二章第二節(jié)影響化學反應(yīng)速率的因素五星題1(15分)甲醇可作為燃料電池的原料。工業(yè)上利用CO2和H2在一定條件下反應(yīng)合成甲醇。(1)已知在常溫常壓下: 2CH3OH(l) 3O2(g) 2CO2(g) 4H2O(g) H1275.6 kJmol2CO (g)+ O2(g) 2CO2(g) H566.0 kJmolH2O(g) H2O(l) H44.0 kJmol寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式:。(2)甲醇脫氫可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線如下圖所示?;卮鹣铝袉栴}:600K時,Y點甲醇的(
2、逆)(正)(填“>”或“<”)從Y點到X點可采取的措施是_。有同學計算得到在t1K時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為8.1mol·L1。你認為正確嗎?請說明理由 。(3)納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。在相同的密閉容器中,使用不同方法制得的Cu2O()和()分別進行催化CH3OH的脫氫實驗:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)CH3OH的濃度(mol·L1)隨時間t (min)變化如下表:序號溫度01020304050T10.0500.04920.04860.04820.04800.0480T10.0500.04880.04840.04800.0480
3、0.0480T20.100.0940.0900.0900.0900.090可以判斷:實驗的前20 min的平均反應(yīng)速率 (H2);實驗溫度T1T2(填“>”、“<”);催化劑的催化效率:實驗實驗(填“>”、“<”)。(4)電解法可消除甲醇對水質(zhì)造成的污染,原理是:通電將Co2+氧化成Co3+,然后Co3+將甲醇氧化成CO2和H+(用石墨烯吸附除去Co2+)。現(xiàn)用如下圖所示裝置模擬上述過程,則Co2+在陽極的電極反應(yīng)式為;除去甲醇的離子方程式為?!敬鸢浮浚?5分)(1)CH3OH(l)+ O2(g) CO(g) + 2H2O(l) H442.8 kJmol (2分)(2)
4、> (2分) 降低溫度和增大壓強(2分) 不正確(1分)。因為當CH3OH的起始濃度不同時,其轉(zhuǎn)化率就不等于90%。(1分)(3)7.0×10-5 mol·L-1 min-1(2分) <(1分) <(1分)(4)Co2+e-= Co3+ (1分) 6Co3+CH3OH+H2O =6Co2+CO2+6H+(2分)【解析】試題分析:(1)根據(jù)蓋斯定律,(-)/2+×2可得到甲醇不完全燃燒生成CO的熱化學方程式,則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式為CH3OH(l)+ O2(g) CO(g) + 2H2O(l) H(1275.6 +566
5、)/2kJmol+(44.0 kJmol) ×2=442.8 kJmol;(2)600K時,Y點的甲醇轉(zhuǎn)化率大于平衡時甲醇的轉(zhuǎn)化率,所以反應(yīng)逆向進行,則(逆)> (正);隨溫度升高,甲醇的轉(zhuǎn)化率增大,說明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),若使平衡逆向移動,則需降低溫度;該反應(yīng)的正向是氣體物質(zhì)的量增大的方向,所以平衡逆向進行,還可以增大壓強,使平衡逆向移動;因為該圖是隨溫度變化甲醇的轉(zhuǎn)化率的變化,甲醇的起始物質(zhì)的量不變,t1K時,甲醇的轉(zhuǎn)化率是0.9,而甲醇的起始物質(zhì)的量發(fā)生變化時,甲醇的轉(zhuǎn)化率不是90%,所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)不能是8.1mol/L,不正確;(3)實驗的前20 min時,甲醇的濃
6、度減少(0.050-0.0486)mol/L=0.0014mol/L,則氫氣的濃度增加0.0014mol/L,所以前20min時(H2)0.0014mol/L/20min=7.0×10-5 mol·L-1 min-1;實驗與實驗相比,達到平衡的時間較短,所以溫度較高,則T1<T2;實驗與實驗相比,甲醇的起始物質(zhì)的量濃度相同,達到的平衡狀態(tài)相同,而實驗達到平衡的時間短,說明實驗催化效率高,則實驗<實驗;(4)根據(jù)題意,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),通電將Co2+氧化成Co3+,則陽極的電極反應(yīng)式為Co2+e-= Co3+;Co3+將甲醇氧化成CO2和H+,Co3+由被還原為C
7、o2+,所以除去甲醇的離子方程式是6Co3+CH3OH+H2O =6Co2+CO2+6H+??键c:考查蓋斯定律的應(yīng)用,化學反應(yīng)速率的計算,化學平衡的移動2(14分)納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注,下表為制取Cu2O的三種方法:方法用炭粉在高溫條件下還原CuO方法電解法:2CuH2O Cu2OH2方法用肼(N2H4)還原新制Cu(OH)2(1)工業(yè)上常用方法和方法制取Cu2O而很少用方法,其原因是反應(yīng)條件不易控制,若控溫不當易生成而使Cu2O產(chǎn)率降低。(2)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) H=akJ·mol1;2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=bk
8、J·mol1;2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s) H=ckJ·mol1方法制備過程會產(chǎn)生有毒氣體,寫出制備反應(yīng)的熱化學方程式。(3)方法采用離子交換膜控制電解液中OH的濃度而制備納米Cu2O,裝置如圖所示,該電池的陽極生成Cu2O反應(yīng)式為。(4)方法為加熱條件下用液態(tài)肼(N2H4)還原新制Cu(OH)2來制備納米級Cu2O,同時放出N2。該制法的化學方程式為。(5)方法可以用甲醛稀溶液替代肼,但因反應(yīng)溫度較高而使部分產(chǎn)品顆粒過大,(填操作名稱)可分離出顆粒過大的Cu2O。(6)在相同的密閉容器中,用方法和方法制得的Cu2O分別進行催化分解水的實驗:2H2O(g)2
9、H2(g)+O2(g)H >0水蒸氣的濃度(mol·L1)隨時間t (min)變化如下表:序號溫度01020304050T100500049200486004820048000480T100500048800484004800048000480T201000940090009000900090可以判斷:實驗的前20 min的平均反應(yīng)速率 (O2);實驗溫度T1T2(填“>”、“<”);催化劑的催化效率:實驗實驗(填“>”、“<”)?!敬鸢浮浚?)銅或Cu(1分)(2)2CuO(s)C(s)Cu2O(s)CO(g) H1/2(2abc) kJ·m
10、ol1(2分)(3)2Cu2e2OHCu2OH2O(2分)(4)4Cu(OH)2N2H42Cu2ON26H2O(3分)(5)過濾(2分) (6)35×10-5 mol·L-1 min-1(2分) <(1分) <(1分)【解析】試題分析:(1)碳在高溫下還有氧化銅也可能生成銅而使Cu2O產(chǎn)率降低。(2)方法制備過程會產(chǎn)生有毒氣體,該氣體是CO。已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) H=akJ·mol1;2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=bkJ·mol1;2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s) H=ckJ·mol1
11、,則根據(jù)蓋斯定律可可知(2×)÷2即得到2CuO(s)C(s)Cu2O(s)CO(g) H1/2(2abc) kJ·mol1。(3)電解池中陽極失去電子,銅與電源的正極相連,做陽極,則陽極電極反應(yīng)式為2Cu2e2OHCu2OH2O。(4)用液態(tài)肼(N2H4)還原新制Cu(OH)2來制備納米級Cu2O,同時放出N2。其中氮元素化合價從2價升高到0價,銅元素化合價從2價降低到1價,因此根據(jù)電子得失守恒可知該制法的化學方程式為4Cu(OH)2N2H42Cu2ON26H2O。(5)顆粒過大,則可以通過過濾的方法分離。(6)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知前20 min內(nèi)消耗水蒸氣的濃度是
12、0.050mol/L0.0486mol/L0.0014mol/L,則根據(jù)方程式可知生成氧氣的濃度是0.0007mol/L,則平均反應(yīng)速率 (O2)0.0007mol/L÷20min35×10-5 mol·L-1 min-1。根據(jù)實驗中數(shù)據(jù)可知平衡甲醇的濃度分別是0.048mol/L、0.090mol/L,則消耗甲醇的濃度分別是0.002mol/L、0.01mol/L,則生成為的濃度分別均是0.002mol/L、0.01mol/L,所以平衡常數(shù)分別是、,這說明溫度為T2時平衡常數(shù)大。由于正方應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡常數(shù)增大,所以T1T2。實驗、值起始濃度相等,但到
13、達平衡的時間實驗小于實驗,則催化劑的催化效率:實驗實驗??键c:考查考查蓋斯定律應(yīng)用、外界條件對平衡狀態(tài)影響、反應(yīng)速率計算以及電化學原理應(yīng)用等3(12分)2013年霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。其中,汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。(1)CO2是大氣中含量最高的一種溫室氣體,控制和治理CO2是解決溫室效應(yīng)的有效途徑。目前,由CO2來合成二甲醚已取得了較大的進展,其化學反應(yīng)是:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H0。寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式。判斷該反應(yīng)在一定條件下,體積恒定的密閉容器中是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是。A容器中密度不變 B單位時間內(nèi)消耗2
14、molCO2,同時消耗1mol二甲醚Cv(CO2)v(H2)=13D容器內(nèi)壓強保持不變(2)汽車尾氣凈化的主要原理為:2NO(g)+2CO (g) 2CO2 (g) +N2 (g)在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時,c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線,如圖所示。據(jù)此判斷:該反應(yīng)的H0(選填“”、“”)。當固體催化劑的質(zhì)量一定時,增大其表面積可提高化學反應(yīng)速率。若催化劑的表面積S1S2,在上圖中畫出c(CO2)在T2、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線。(3)已知:CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)H = -a kJmol-1。經(jīng)測定不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下:
15、溫度()250300350 K2.041 0.2700.012 若某時刻、250測得該反應(yīng)的反應(yīng)物與生成物的濃度為c(CO)=0.4 mol·L1、c(H2)=0.4 mol·L1、c(CH3OH)=0.8 mol·L1, 則此時v正v逆(填“”、“”或“=”)。某溫度下,在體積固定的2L的密閉容器中將1 mol CO和2 mol H2混合,測得不同時刻的反應(yīng)前后壓強關(guān)系如下:時間(min)51015202530壓強比(P后/P前)0.980.900.800.700.700.70達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為?!敬鸢浮浚?)B、D(2分,錯選1個扣1分) (2) (2分
16、)(3)(2分)45%(2分)【解析】試題分析:(1)根據(jù)題給方程式寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=c(CH3OCH3)·c3(H2O)/c2(CO2)c6(H2);A、容器體積恒定,氣體的質(zhì)量不變,密度不隨反應(yīng)的進行而變化,密度不變不能作為平衡標志,錯誤;B、單位時間內(nèi)消耗2molCO2,同時消耗1mol二甲醚,正、逆反應(yīng)速率相等,可作平衡標志,正確;C、沒有明確正、逆反應(yīng)速率,v(CO2)v(H2)=13 不能作為平衡標志,錯誤;D、該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不等的反應(yīng),容器內(nèi)壓強隨反應(yīng)的進行不斷變化,容器內(nèi)壓強保持不變已達平衡狀態(tài),正確,選BD;(2)由圖像可知溫度為T1時反應(yīng)
17、先達到平衡,反應(yīng)速率快,故溫度:T1T2,溫度為T1時二氧化碳的平衡濃度小,說明升高溫度平衡逆向移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),H0;根據(jù)題給信息知當固體催化劑的質(zhì)量一定時,增大其表面積可提高化學反應(yīng)速率,縮短達平衡的時間,但平衡不移動,二氧化碳的平衡濃度不變,圖像見答案;(3)根據(jù)題給方程式和數(shù)據(jù)計算Q= c(CH3OH)/c2(H2)c(CO)=0.8/0.4×0.42=12.5;由表中數(shù)據(jù)知250時K=2.041,QK,反應(yīng)逆向進行,此時v正v逆;根據(jù)三行式計算,設(shè)轉(zhuǎn)化的CO的物質(zhì)的量為x,CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)起始量(mol)1 2 0轉(zhuǎn)化量(mol)x 2x x平
18、衡量(mol)1x 22 x x根據(jù)表中數(shù)據(jù)知達平衡后P后/P前=0.70,根據(jù)阿伏加德羅定律:等溫等容時壓強之比等于氣體的物質(zhì)的量之比即(32x)/3=0.70,解得x=0.45,一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為45%??键c:考查化學反應(yīng)速率和化學平衡。4(21分)2012年8月24日,武漢市一家有色金屬制造廠發(fā)生氨氣泄露事故。已知在一定溫度下,合成氨工業(yè)原料氣H2制備涉及下面的兩個反應(yīng):C(s)H2O(g)CO(g)H2(g);CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)。(1)判斷反應(yīng)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是_ _。A容器內(nèi)壓強不變 B混合氣體中c(CO)不
19、變Cv正(H2)v逆(H2O) Dc(CO2)c(CO)(2)在2 L定容密閉容器中通入1 mol N2(g)和3 mol H2(g),發(fā)生反應(yīng):3H2(g)N2(g) 2NH3(g),H0,測得壓強時間圖像如圖甲,測得p20.6p1,此時溫度與起始溫度相同,在達到平衡前某一時刻(t1)若僅改變一種條件,得到如乙圖像。若圖中c1.6 mol,則改變的條件是_(填字母);若圖中c1.6 mol,則改變的條件是_ _(填字母);此時該反應(yīng)的平衡常數(shù)_(填“增大”、“減小”、“不變”)A升溫 B降溫 C加壓 D減壓 E加催化劑(3)如圖甲,平衡時氫氣的轉(zhuǎn)化率為_。(4)工業(yè)上可利用如下反應(yīng):H2O
20、(g)CH4 (g) CO(g)3H2(g)制備CO和H2。在一定條件下1 L的密閉容器中充入0.3 mol H2O和0.2 mol CH4,測得H2(g)和CH4(g)的物質(zhì)的量濃度隨時間變化曲線如下圖所示:04 s內(nèi),用H2 (g)表示的反應(yīng)速率為_,用CO(g)表示的反應(yīng)速率為_?!敬鸢浮浚?)BC (2) E A 減?。?)80% (4)0.075 mol/(L·s) 0.025 mol/(L·s)【解析】試題分析:(1)A、反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,溫度一定,容器中壓強始終不變,故壓強不變,不能說明到達平衡狀態(tài),故A錯誤;B、反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,各物質(zhì)的濃度不變
21、,混合氣體中c(CO)不變說明到達平衡狀態(tài),故B正確;C、v (H2)正=v (H2O)逆,不同物質(zhì)表示的速率之比等于化學計量數(shù)之比,說明到達平衡狀態(tài),故C正確;D、平衡時二氧化碳與一氧化碳的濃度與轉(zhuǎn)化率有關(guān),c(CO2)=c(CO)不能說明到達平衡,故D錯誤。(2) 設(shè)轉(zhuǎn)化的N2物質(zhì)的量為x,3H2(g)+N2(g)2NH3(g),投料 3mol 1 mol 0轉(zhuǎn)化量 3x x 2 x平衡量 3-3x 1-x 2x反應(yīng)前后的壓強比等于物質(zhì)的量比,即(4-2x):4=0.6,解得x=0.8mol。若圖中c=1.6mol,則平衡沒移動,但速率加快,所以改變的條件是使用催化劑, 則E項正確。若圖中
22、c1.6mol,則平衡逆向移動,且速率加快,只能升高溫度;該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡向吸熱的方向移動,即逆向移動,所以平衡常數(shù)減小。(3) 3H2(g)+N2(g)2NH3(g),投料 3mol 1 mol 0轉(zhuǎn)化量 3x x 2x平衡量 3-3x 1-x 2x反應(yīng)前后的壓強比等于物質(zhì)的量比即(4-2x):4=0.6,x=0.8,所以平衡時氫氣的轉(zhuǎn)化率為2.4mol÷3mol×100%=80%。(4)v(H2)=0.3mol/L÷4s=0.075 mol/(L·s),而v(CO)=v(CH4)=0.1mol/L÷4s=0.025 mo
23、l/(Ls)??键c:本題考查化學反應(yīng)速率、化學平衡的判斷、化學平衡移動、圖像的分析、化學平衡的計算。 5臭氧是一種強氧化劑,常用于消毒、滅菌等。(1)O3與KI溶液反應(yīng)生成的兩種單質(zhì)是_和_(填分子式)。(2)O3在水中易分解,一定條件下,O3的濃度減少一半所需的時間(t)如下表所示。已知:O3的起始濃度為0.0216 mol/L。pH增大能加速O3分解,表明對O3分解起催化作用的是_。在30、pH4.0條件下,O3的分解速率為_mol/(L·min)。據(jù)表中的遞變規(guī)律,推測O3在下列條件下分解速率依次增大的順序為_(填字母代號)。a40、pH3.0b10、pH4.0c30、pH7.
24、0(3)O3可由臭氧發(fā)生器(原理如圖)電解稀硫酸制得。圖中陰極為_(填“A”或“B”),其電極反應(yīng)式為_。若C處通入O2,則A極的電極反應(yīng)式為_。若C處不通入O2,D、E處分別收集到x L和y L氣體(標準狀況),則E處收集的氣體中O3所占的體積分數(shù)為_(忽略O(shè)3的分解)?!敬鸢浮?1)I2O2(2)OH1.00×104b、a、c(3)A2H2e=H2O24H4e=2H2O(x2y)/y【解析】本題以臭氧為載體考查了化學反應(yīng)速率、電化學等化學反應(yīng)原理,同時考查了考生對圖表的觀察分析能力。(1)臭氧具有氧化性,能與碘化鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧氣、碘單質(zhì)和氫氧化鉀。(2)30、pH4.0
25、時,臭氧分解一半所用時間為108 min,反應(yīng)速率v1.00×104mol/(L·min);結(jié)合表中數(shù)據(jù)知反應(yīng)速率在b條件下最小、c條件下最大。(3)觀察電化學裝置圖知,特殊惰性電極B上產(chǎn)生了氧氣和臭氧,該極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)作陽極,則特殊惰性電極A為陰極,得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2e=H2;若從C處通入氧氣,氧氣將參與反應(yīng),陰極生成的將是水,電極反應(yīng)為O24H4e=2H2O;設(shè)y L混合氣體中臭氧的體積分數(shù)為a,由電子守恒有2xy a×6y(1a)×4,解得a(x2y)/y。62013年10月我市因臺風菲特遭受到重大損失,市疾控中心緊急采
26、購消毒藥品,以滿足災(zāi)后需要。復方過氧化氫消毒劑具有高效、環(huán)保、無刺激無殘留,其主要成分H2O2是一種無色粘稠液體,請回答下列問題:(1)下列方程中H2O2所體現(xiàn)的性質(zhì)與其可以作為消毒劑完全一致的是。ABaO2+2HCl冰=H2O2+BaCl2BAg2O+H2O2 =2Ag+O2+H2O C2H2O22H2O+O2DH2O2+NaCrO2+NaOH=Na2CrO4 +H2O(2)火箭發(fā)射常以液態(tài)肼(N2H4)為燃料,液態(tài)H2O2為助燃劑。已知:N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) H= - 534 kJ·mol1H2O2(1)=H2O(1)+1/2O2(g) H= -
27、 98.64 kJ·mol1H2O(1)=H2O(g) H=+44kJ·moll則反應(yīng)N2H4(1)+2H2O2(1)=N2(g)+4H2O(g)的H=,該反應(yīng)的S=0(填“”或“<”)。(3)H2O2是一種不穩(wěn)定易分解的物質(zhì)。如圖是H2O2在沒有催化劑時反應(yīng)進程與能量變化圖,請在圖上畫出使用催化劑加快分解速率時能量與進程圖實驗證實,往Na2CO3溶液中加入H2O2也會有氣泡產(chǎn)生。已知常溫時H2CO3的電離常數(shù)分別為Kal=4.3×l07,Ka2 = 5.0 ×l011 。Na2CO3溶液中CO32第一步水解常數(shù)表達式Khl=,常溫時Khl的值為。
28、若在Na2CO3溶液中同時加入少量Na2CO3固體與適當升高溶液溫度,則Khl的值(填變大、變小、不變或不確定)。(4)某文獻報導了不同金屬離子及其濃度對雙氧水氧化降解海藻酸鈉溶液反應(yīng)速率的影響,實驗結(jié)果如圖1、圖2所示。注:以上實驗均在溫度為20、w(H2O2)=025%、pH=712、海藻酸鈉溶液濃度為8mg·L-l的條件下進行。圖1中曲線a:H2O2;b:H2O2+Cu2+;c:H2O2+Fe2+;d:H2O2+Zn2+;e:H2O2+Mn2+;圖2中曲線f:反應(yīng)時間為1h;g:反應(yīng)時間為2h;兩圖中的縱坐標代表海藻酸鈉溶液的粘度(海藻酸鈉濃度與溶液粘度正相關(guān))。由上述信息可知
29、,下列敘述錯誤的是(填序號)。 A錳離子能使該降解反應(yīng)速率減緩B亞鐵離子對該降解反應(yīng)的催化效率比銅離子低 C海藻酸鈉溶液粘度的變化快慢可反映出其降解反應(yīng)速率的快慢 D一定條件下,銅離子濃度一定時,反應(yīng)時間越長,海藻酸鈉溶液濃度越小【答案】(14分)(1)D (2分);(2)H=-643. 28kJ·mol-1 (2分,沒有負號不得分,沒有單位給1分) S=0。(3) (2分)(虛線代表使用催化劑,起、終點重合)Khl= (2分) 2.0×10-4(4)B(2分)【解析】試題分析:(1)H2O2作為消毒劑所體現(xiàn)的性質(zhì)是氧化性,即氧元素的化合價降低,只有D方程式滿足。(2)根據(jù)
30、蓋斯定律,將反應(yīng)+2×反應(yīng)+4×反應(yīng),即得到反應(yīng)N2H4(1)+2H2O2(1)=N2(g)+4H2O(g),其H= -643.28kJ·mol-1,該反應(yīng)是氣體增加的反應(yīng),其S=0。(3)畫圖時,使用催化劑時反應(yīng)物和生成物的總能量都不變,但活化能降低。Na2CO3的水解反應(yīng),CO32-第一步水解常數(shù)表達式Khl=,將代數(shù)式分子和分母同時乘以c(H+),Khl=2.0×10-4。升高溶液溫度,水解程度也就增大,Khl的值也就增大。(4)b:H2O2+Cu2+和c:H2O2+Fe2+結(jié)合圖可知b在c的上方,亞鐵離子對該降解反應(yīng)的催化效率比銅離子高,B說法不
31、正確。考點:化學反應(yīng)的催化劑原理、蓋斯定律計算、水解平衡常數(shù)表達式及相關(guān)計算。7(7分)污雞凈的主要成分是KMnO4和H2C2O4,可用于洗滌有霉斑的衣物。某小組同學擬探究H2C2O4濃度對反應(yīng)速率的影響。實驗儀器I實驗原理2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O。II實驗設(shè)計(1)【方案一】測量氣體產(chǎn)物:在相同溫度下,利用下圖裝置,測定不同濃度H2C2O4溶液與KMnO4反應(yīng)產(chǎn)生相同體積CO2所需的時間(忽略CO2溶解性的影響)。下圖方框中應(yīng)選擇(填編號)儀器組裝量氣裝置,限選以下儀器:廣口瓶、雙孔塞、水槽、橡膠管、導管、量筒、秒表。(2)【
32、方案二】觀察反應(yīng)現(xiàn)象:在其它相同條件下,測定不同濃度H2C2O4溶液與等體積等濃度KMnO4溶液混合后,溶液褪色所需的時間。擬定實驗數(shù)據(jù):實驗序號溫度/各物質(zhì)的體積 / mL反應(yīng)時間H2O3 mol/L稀硫酸0.1mol/L KMnO4溶液0.6 mol/LH2C2O4溶液1253.02.04.06.0t12252.04.04.0t237.02.04.02.0t3表中、處的數(shù)據(jù)分別是、。III討論與交流(3)小組同學在處理一系列的實驗數(shù)據(jù)時,發(fā)現(xiàn)速率(v)-時間(t)曲線如下圖所示。他們認為:0t時間內(nèi),速率變快的可能原因是。(4)實驗室常用KMnO4標準溶液滴定某濃度草酸。KMnO4溶液置于
33、(填儀器名稱)中,判斷到達滴定終點的現(xiàn)象是。若滴開始時,滴定管中有氣泡,滴定結(jié)束時氣泡消失,則測定結(jié)果(填“偏高”、“偏低”、“無影響”)?!敬鸢浮浚?)或(見右圖)(2)5.0 25(3)生成的Mn2+起催化作用(4)酸式滴定管 溶液由無色變?yōu)闇\紫紅色,且半分鐘內(nèi)不褪色 偏高【解析】試題分析:(1)用排水法測量氣體的體積,如圖所示:,所需儀器有水槽、導管、量筒或如圖所示:,所需儀器有廣口瓶、雙孔塞、橡膠管、導管、量筒;(2)在相同溫度下,測定不同濃度H2C2O4溶液與等體積等濃度KMnO4溶液混合后,溶液褪色所需的時間,實驗時溶液的體積相同,H2C2O4的濃度不同,則應(yīng)為25,由數(shù)據(jù)可知溶液
34、總體積為15mL,則為5mL;(3)影響化學反應(yīng)速率的因素主要有溫度、濃度、壓強和催化劑,反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,且生成的錳離子對反應(yīng)可能起到催化作用,都可加快反應(yīng)速率,隨著反應(yīng)的進行,濃度逐漸降低,此時反應(yīng)速率又減小,答案為:產(chǎn)物Mn2+是反應(yīng)的催化劑、該反應(yīng)放熱使溫度升高;(4)高錳酸鉀具有腐蝕性,應(yīng)放在酸式滴定管中,達到滴定終點時,溶液由無色變?yōu)闇\紫紅色,且半分鐘內(nèi)不褪色;若讀取滴定管數(shù)據(jù)時,起始讀數(shù)正確,終點仰視讀數(shù),導致所讀體積偏大,即需要的高錳酸鉀的體積偏大,則測定的濃度偏高??键c:考查探究影響化學反應(yīng)速率的因素。8(14分)某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2
35、C2O4)能將其中的Cr2O72轉(zhuǎn)化為Cr3。某課題組研究發(fā)現(xiàn),少量鐵明礬Al2Fe(SO4)4 ·4H2O即可對該反應(yīng)起催化作用。為進一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響,探究如下:(1)在25°C下,控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同,調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量,作對比實驗,完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格)。實驗編號初始pH廢水樣品體積/mL草酸溶液體積/mL蒸餾水體積/mL4B=103056010d=a=60c=20測得實驗和溶液中的Cr2O72濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示。(2)上述反應(yīng)后草酸被氧化為(填化學式);(3)實驗和的結(jié)果表明_;
36、(4)該課題組對鐵明礬Al2Fe(SO4)4 ·4H2O中起催化作用的成分提出如下假設(shè),請你完成假設(shè)二和假設(shè)三:假設(shè)一:Fe2起催化作用;假設(shè)二:;假設(shè)三:;(5)請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一,完成下表中內(nèi)容。(除了上述實驗提供的試劑外,可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。(溶液中Cr2O72的濃度可用儀器測定)實驗方案(不要求寫具體操作過程)預期實驗結(jié)果和結(jié)論取_代替實驗中的鐵明礬,控制其他反應(yīng)條件與實驗相同,進行對比實驗反應(yīng)進行相同時間后,若溶液中的Cr2O72濃度_則假設(shè)一成立;若溶液中的C
37、r2O72濃度_則假設(shè)一不成立;(6)鐵明礬長期存放,其中的亞鐵離子可能會變質(zhì)。為測定鐵明礬中亞鐵離子的質(zhì)量分數(shù)。取5.6g鐵明礬晶體,將其配制為100ml的溶液,取出20ml置于錐形瓶中。用0.01mol/L的標準KMnO4溶液進行滴定(還原產(chǎn)物為Mn2+),平行做4組實驗,得出如下表數(shù)值。組數(shù)1234消耗V(KMnO4)/ml20.0420.0018.9019.96請計算鐵明礬中亞鐵離子的質(zhì)量分數(shù):。若滴定結(jié)束后讀數(shù)時仰視,測定結(jié)果(填“偏大”“不影響”或“偏小”)【答案】(1)(每空1分,共4分)a=4或5 b=60 c=20 d=30(2)CO2 (1分)(3)(其他條件不變時)溶液的
38、pH越小,反應(yīng)速率越快(1分)(4)Al3+起催化作用(1分)、SO42起催化作用(1分)(5)等物質(zhì)的量K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O(1分) (無”等物質(zhì)的量”不得分)大于實驗中的Cr2O72濃度(1分) 等于實驗中的Cr2O72濃度(1分)(6)5% (2分) 偏大(1分)【解析】試題分析:(1)根據(jù)題意要求,調(diào)節(jié)不同初始pH和一定濃度的草酸溶液的用量,做對比實驗,由實驗改變的是草酸的用量,但應(yīng)保持溶液的總體積不變,所以 a=4或5 b=60 c=20 d=30。(2)草酸中碳元素的化合價為+3,被強氧化劑氧化才二氧化碳。(3)根據(jù)實驗和飾演的曲線對比,在
39、相同的草酸用量,不同pH時,反應(yīng)速率不同,所以pH對該反應(yīng)速率有以一定的影響,從圖像看出,(其他條件不變時)溶液的pH越小,反應(yīng)速率越快。(4)在鐵明礬中有亞鐵離子和鋁離子和硫酸根離子,所以可以使亞鐵離子起催化劑作用,或Al3+起催化作用,或SO42起催化作用。(5)取物質(zhì)中沒有亞鐵離子,但有鋁離子和硫酸根離子,所以選擇等物質(zhì)的量K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O做實驗。 若反應(yīng)進行相同的時間后,溶液中的Cr2O72濃度大于實驗中的Cr2O72濃度,說明亞鐵離子使反應(yīng)速率加快,假設(shè)一成立。若溶液中的Cr2O72濃度等于實驗中的Cr2O72濃度,說明亞鐵離子對反應(yīng)速率
40、沒有影響,假設(shè)一不成立。(6)根據(jù)方程式中物質(zhì)的關(guān)系為KMnO4-5Fe2+,實驗3的數(shù)據(jù)距離其它數(shù)據(jù)偏遠,所以舍去,其余體積計算平均值,高錳酸鉀的體積平均值為20.00毫升,則亞鐵離子的物質(zhì)的量濃度=5×0.01×20/20=0.05mol/L,則晶體中鐵的質(zhì)量分數(shù)為0.05*0.1*56/5.6= 5% 。 若滴定結(jié)束后讀書仰視,讀數(shù)偏大,則結(jié)果偏大??键c:實驗方案的設(shè)計,滴定實驗,數(shù)據(jù)分析。9(13分)某化學小組同學向一定量加入少量淀粉的NaHSO3溶液中加入稍過量的KIO3溶液,一段時間后,溶液突然變藍色。(1)查閱資料知NaHSO3與過量KIO3反應(yīng)分為以下兩步進
41、行,第一步為IO3+ 3HSO3=3SO42+3H+ + I,則第二步反應(yīng)的離子方程式為_(2)通過測定溶液變藍所用時間探究濃度和溫度對該反應(yīng)的反應(yīng)速率的影響。調(diào)節(jié)反應(yīng)物濃度和溫度進行對比實驗,記錄如下:實驗編號0.02mol/LNaHSO3溶液/mL0.02mol/LKIO3溶液/mLH2O/mL反應(yīng)溫度/溶液變藍的時間t/s15201015t1a30015t215bc30t3實驗是探究_對反應(yīng)速率的影響,表中a=_;實驗是探究溫度對反應(yīng)速率的影響,則表中b=_,c=_(3)將NaHSO3溶液與KIO3溶液混合(預先加入可溶性淀粉為指示劑),用速率檢測儀檢測出起始階段反應(yīng)速率逐漸增大,一段時
42、間后反應(yīng)速率又逐漸減小。課題組對起始階段反應(yīng)速率逐漸增大的原因提出如下假設(shè),請你完成假設(shè)三:假設(shè)一:反應(yīng)生成的SO42對反應(yīng)起催化作用,SO42濃度越大反應(yīng)速率越快;假設(shè)二:反應(yīng)生成的H+對反應(yīng)起催化作用,H+濃度越大反應(yīng)速率越快;假設(shè)三:_;(4)請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一,完成下表中內(nèi)容(反應(yīng)速率可用測速儀測定)實驗步驟(不要求寫出具體操作過程)預期實驗現(xiàn)象和結(jié)論【答案】(13分)(1)IO3 + 5I + 6H+ =3I2 + 3H2O(2分)(2)KIO3溶液的濃度;15、20、10(各1分)(3)假設(shè)三:反應(yīng)生成的I對反應(yīng)起催化作用,I濃度越大反應(yīng)速率越快(2分)(或反應(yīng)生成的I2對
43、反應(yīng)起催化作用,I2濃度越大反應(yīng)速率越快;或該反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高導致反應(yīng)速率加快(2分。本小題具有開放性,答案合理都給分)(4)實驗步驟(不要求寫出具體操作過程)預期實驗現(xiàn)象和結(jié)論在燒杯甲中將NaHSO3溶液與過量KIO3溶液混合,用測速儀測定其起始時的反應(yīng)速率v(甲);在燒杯乙中進行同一反應(yīng)(不同的是乙燒杯中預先加入少量Na2SO4或K2SO4粉末,其他反應(yīng)條件均完全相同),測定其起始階段的相同時間內(nèi)的反應(yīng)速率v(乙)(3分)若v(甲) = v(乙),則假設(shè)一不成立;若v(甲)v(乙),則假設(shè)一成立。(2分)【解析】試題分析:(1)溶液變藍色,說明有碘單質(zhì)生成,第一步中無碘單質(zhì)生成,則
44、第二步的反應(yīng)中有碘單質(zhì)生成,所以離子反應(yīng)方程式是IO3 + 5I + 6H+ =3I2 + 3H2O;(2)實驗的反應(yīng)溫度相同,KIO3溶液的體積不同,則實驗是探究KIO3溶液的濃度對反應(yīng)速率的影響,探究反應(yīng)速率的影響因素時,保持其條件不變,而改變其中一種因素,所以a=15mL,溶液的總體積是45mL;實驗與實驗的反應(yīng)溫度不同,所以實驗是探究溫度對反應(yīng)速率的影響,而其他條件與實驗完全相同,則b=20,c=10,;(3)根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析,第一步的反應(yīng)產(chǎn)物SO42、H+、 I,則假設(shè)3應(yīng)是反應(yīng)生成的I對反應(yīng)起催化作用,I濃度越大反應(yīng)速率越快;或者第二步反應(yīng)中產(chǎn)生的I2對反應(yīng)起催化作用,I
45、2濃度越大反應(yīng)速率越快;或者反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,反應(yīng)速率加快;(4)假設(shè)一:反應(yīng)生成的SO42對反應(yīng)起催化作用,SO42濃度越大反應(yīng)速率越快,因為反應(yīng)開始的反應(yīng)物中無硫酸根離子,所以可設(shè)計對照實驗,一個為原實驗的反應(yīng)物,一個為再加入可溶性的硫酸鹽的實驗,測定相同時間內(nèi)的反應(yīng)速率,進行比較,可得出結(jié)論。具體操作如下:實驗步驟(不要求寫出具體操作過程)預期實驗現(xiàn)象和結(jié)論在燒杯甲中將NaHSO3溶液與過量KIO3溶液混合,用測速儀測定其起始時的反應(yīng)速率v(甲);在燒杯乙中進行同一反應(yīng)(不同的是乙燒杯中預先加入少量Na2SO4或K2SO4粉末,其他反應(yīng)條件均完全相同),測定其起始階段的相同時間內(nèi)
46、的反應(yīng)速率v(乙)(3分)若v(甲) = v(乙),則假設(shè)一不成立;若v(甲)v(乙),則假設(shè)一成立。(2分)考點:考查對影響反應(yīng)速率的因素的實驗探究,實驗方案的設(shè)計10(16分)草酸(H2C2O4)是一種二元弱酸,部分性質(zhì)如下:能溶于水,易溶于乙醇;大約在175升華(175以上分解生成H2O、CO2和CO);H2C2O4Ca(OH)2CaC2O42H2O?,F(xiàn)用H2C2O4進行如下實驗:(一) 探究草酸的不穩(wěn)定性通過如圖實驗裝置驗證草酸受熱分解產(chǎn)物中的CO2和CO,A、B、C中所加入的試劑分別是:A、乙醇 B、 C、NaOH溶液。(1)B中盛裝的試劑(填化學式) (2)A中加入乙醇的目的是。(
47、二) 探究草酸的酸性將0.01mol草酸晶體(H2C2O4·2H2O)加入到100ml 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反應(yīng),測得反應(yīng)后溶液呈堿性,其原因是(用離子方程式表示)。(三) 用酸性KMnO4溶液與H2C2O4溶液反應(yīng)來探究影響化學反應(yīng)速率的因素 I、實驗前先用酸性KMnO4標準溶液滴定未知濃度的草酸反應(yīng)原理: MnO4 H2C2O4 Mn2 CO2 H2O(1)配平上述離子方程式。(2)滴定時KMnO4溶液應(yīng)盛裝于(填 “酸式”或“堿式”)滴定管中。、探究影響化學反應(yīng)速率的因素實驗組別c(H2C2O4)/(mol/L)V(H2C2O4)/mlc(KMnO4)/(mol
48、/L)V(KMnO4)/mlc(H2SO4)/(mol/L)褪色所需時間實驗?zāi)康?0.220.002540.12655(a)0.220.00540.125170.220.0140.123200.220.0240.129050.220.0340.1211330.220.0440.121420下表列出了在“探究影響化學反應(yīng)速率的因素”實驗中得出的部分實驗數(shù)據(jù):請回答:(1)實驗?zāi)康?a)是;(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在坐標中畫出反應(yīng)褪色所需時間隨KMnO4溶液濃度的變化關(guān)系圖像;(3)若要探究催化劑對該反應(yīng)速率的影響應(yīng)選擇MnSO4而不選MnCl2作為催化劑,其原因是?!敬鸢浮浚?6分)(一)(1) Ca
49、(OH)2或Ba(OH)2(2分),(2)除去H2C2O4,避免對CO2的檢驗造成干擾(2分)(二) C2O42 H2O HC2O4 OH(2分)(三) I、(1) 2 5 6H+ 2 10 8 (2分) (2)酸式(2分)II、(1)探究高錳酸鉀溶液濃度對化學反應(yīng)速率的影響(2分)(2)如圖(2分)(3)因Cl可與酸性KMnO4發(fā)生氧化還原反應(yīng)(2分)【解析】試題分析:(一)(1)草酸混合氣體中含有未分解的草酸,草酸與氫氧化鈣反應(yīng)生成醋酸鈣沉淀,干擾二氧化碳的檢驗,所以A中的乙醇目的是除去草酸,則B中的試劑是Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液,目的是檢驗二氧化碳的存在,C中氫氧化鈉的作用是除
50、去二氧化碳,以便檢驗CO的存在;(2)A中乙醇的目的是除去H2C2O4,避免對CO2的檢驗造成干擾;(二)草酸是二元酸,與氫氧化鈉反應(yīng)時二者恰好完全反應(yīng),若草酸是強酸,則反應(yīng)后的溶液為中性,現(xiàn)在溶液呈堿性,說明草酸為弱酸,草酸根離子水解,使溶液呈堿性,離子方程式為C2O42 H2O HC2O4 OH;(三)I.(1)高錳酸根離子中Mn元素的化合價從+7價降低到+2價,得到5個電子,草酸中C元素的化合價從+3價升高到+4價,共失去2個電子,根據(jù)得失電子守恒,則高錳酸根離子的系數(shù)是2,草酸的系數(shù)是5,根據(jù)元素守恒配平Mn2、CO2的系數(shù),最后根據(jù)電荷守恒配平氫離子、水的系數(shù)。(2)高錳酸鉀的氧化性
51、強,所以不能用堿式滴定管,易腐蝕堿式滴定管的膠管,所以用酸式滴定管盛放高錳酸鉀;II(1)由表中數(shù)據(jù)可知,草酸的濃度、體積都不變,稀硫酸的濃度不變,草酸的濃度變化,體積不變,所以a的目的是探究高錳酸鉀溶液濃度對化學反應(yīng)速率的影響;(2)根據(jù)表中的褪色時間可作圖:;(3)若要探究催化劑對該反應(yīng)速率的影響應(yīng)選擇MnSO4而不選MnCl2作為催化劑,是因為高錳酸鉀可以氧化氯離子為氯氣,影響對催化劑對反應(yīng)速率影響的探究??键c:考查對草酸性質(zhì)的探究實驗的設(shè)計與評價,化學方程式的配平,氣體的檢驗11(I)下圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的流程。(1)吸收塔C中通入空氣的目的是 。A、B、C、D四個容器中的反應(yīng),屬于氧
52、化還原反應(yīng)的是(填字母)。(2)已知:4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) +6H2O(g) H =1266.8kJ/molN2(g) + O2(g) = 2NO(g) H = +180.5 kJ/mol寫出氨高溫催化氧化的熱化學方程式:(II)某合作小組同學將銅片加入稀硝酸,發(fā)現(xiàn)開始時反應(yīng)非常慢,一段時間后反應(yīng)速率明顯加快。該小組通過實驗探究其原因。(3)該反應(yīng)的離子方程式為_。(4)提出合理假設(shè)。該實驗中反應(yīng)速率明顯加快的原因可能是_。A反應(yīng)放熱導致溫度升高 B壓強增大C生成物有催化作用 D反應(yīng)物接觸面積增大(5)初步探究。測定反應(yīng)過程中溶液不同時間的溫度,結(jié)果如下表:時間/min05101520253550607080溫度/25262626262626.527272727結(jié)合實驗?zāi)康暮捅碇袛?shù)據(jù),你得出的結(jié)論是_。(6)進一步探究。查閱文獻了解到化學反應(yīng)的產(chǎn)物(含中間產(chǎn)物)可能對反應(yīng)有催化作用,請完成以下實驗設(shè)計表并將實驗?zāi)康难a充完整:實驗編號銅片質(zhì)量/g0.1mol·L-1的硝酸體積/mL硝酸銅晶體/g亞硝酸鈉晶體/g實驗?zāi)康?20_實驗和探究_的影響;實驗和探究亞硝酸根的影響。5200.
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