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）及详细答案

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)及详细答案

一、化学反应速率与化学平衡

1．某化学兴趣小组欲测定KClO3，溶液与NaHSO3溶液反应的化学反应速率．所用试剂为10mL0.1mol/LKClO3，溶液和10mL0.3mol/LNaHSO3溶液，所得数据如图所示。已知：

??2?ClO3?3HSO3?Cl??3SO4?3H?。

（1）根据实验数据可知，该反应在0～4min内的平均反应速率

v?Cl???________mol/?L?min?。

（2）某同学仔细分析实验数据后发现，在反应过程中，该反应的化学反应速率先增大后减小．某小组同学针对这一现象进一步探究影响该化学反应速率的因素，具体方法如表示。 方案 假设 该反应放热使溶液温度升高，反应速率加快 实验操作 向烧杯中加入10mL0.1mo//L的KClO3溶液和10mL0.3mol/L的Ⅰ NaHSO3溶液， 取10mL0.1mo/L的KClO3溶液加入烧杯中，向其中加入少量NaCl固体，再加入10mL0.3mol/L的NaHSO3溶液 分别向a、b两只烧杯中加入10mL0.1mol/L的KClO3溶液；向烧杯a中加入1mL水，向烧杯b中加入1mL0.2mol/L的盐酸；再分别向两只烧杯中加入10mL0.3mol/L的NaHSO3溶液 Ⅱ Ⅲ 溶液酸性增强加快了化学反应速率

①补全方案Ⅰ中的实验操作：________。 ②方案Ⅱ中的假设为________。

③除Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的假设外，还可以提出的假设是________。

④某同学从控制变量的角度思考，认为方案Ⅲ中实验操作设计不严谨，请进行改进：________。

⑤反应后期，化学反应速率变慢的原因是________。

【答案】0.0025 插入温度计 生成的Cl?加快了化学反应速率 生成的SO4加快了化学反应速率 将1mL水改为1mL0.2mol/L的NaCl溶液 反应物浓度降低 【解析】 【分析】 【详解】

（1）根据实验数据可知，该反应在0～4min内生成氯离子的浓度是0.010mol/L，所以平均反应速率cCl2????0.010mol/L?4min?0.0025mol/?L?min?；

?（2）①由于是假设该反应放热，使溶液温度升高，反应速率加快，因此需要测量反应过程中溶液温度的变化；

②方案I、Ⅱ相比较，Ⅱ中加入了少量氯化钠，所以方案Ⅱ中的假设为生成的Cl?加快了化学反应速率；

③由于反应中还有硫酸根离子生成，则除I、Ⅱ、Ⅲ中的假设外，还可以提出的假设是生成的硫酸根离子加快了化学反应速率；

④为防止氯离子对实验的干扰，则改进措施是将1mL水改为1mL0.2mol/L的NaCl溶液； ⑤反应后期反应物浓度减小，因此化学反应速率变慢。 【点睛】

对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。

2．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+

14NA 【解析】 【分析】 (1)根据v＝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】

?c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?t0.040mol1＝0.01mol/(L?min)，所以v(O2)＝v(SO3)＝0.005mol/(L?min)，2L22min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；

?c(1)v(SO3)＝＝

?td．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14NA，故答案为：FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+；14NA。 【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。

3．某化学探究小组为研究影响化学反应速率的因素，进行了如下探究实验。根据实验内容完善下列实验报告。

（1）该实验的目的为_________________________。

（2）该实验过程中用到的玻璃仪器有_________________________。 （3）过程体验 实验内容 （1）将两块一样大小的镁条、铁片分实验现象 ① 与盐酸反应产生实验结论 影响化学反应速率大小的