高考化学 化学反应速率与化学平衡 综合题附答案

高考化学化学反应速率与化学平衡综合题附答案

一、化学反应速率与化学平衡

1．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）ƒI3－（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－I2I3－

浓度/（mol·L－1） 2.5×10－3a 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 32.510-⨯ 2c （I 2）＋c （I

－

）＋3c （I 3－）＜0.033mol ·L －1

【解析】 【分析】

（1）H 2O 2＋I －＝H 2O ＋IO －,H 2O 2＋IO －＝H 2O ＋O 2↑＋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，H 2O 2＋I －＝H 2O ＋IO －是吸热反应，c 不正确。

（3）①加CCl 4并振荡、静置后还可观察到下层溶液呈紫红色，说明有I 2生成。 ②气泡明显减少的原因可能是：i. H 2O 2浓度降低；ii. 在水溶液中I 2的浓度降低。以下对照实验说明i 不是主要原因：向H 2O 2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CCl 4，B 试管不加CCl 4，分别振荡、静置。观察到的现象是H 2O 2溶液的浓度相同，但产生气泡的速率差异很大。

（4）① 3

3

4.010K 6402.510a

--⨯==⨯⨯，由此可求出a 。 ②该平衡体系中除了含有I －，I 2，I 3－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 30mL

⨯=，求出I －，I 2，I 3－中所含I 的浓度和，二者比较便可得

到结论。 【详解】

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

（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，H 2O 2＋I －＝H 2O ＋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CCl 4并振荡、静置后还可观察到下层溶液呈紫红色，说明有I 2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. H 2O 2浓度降低；ii. 在水溶液中I 2的浓度降低。以下对照实验说明i 不是主要原因：向H 2O 2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CCl 4，B 试管不加CCl 4，分别振荡、静置。观察到的现象是H 2O 2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I 2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）① 3

3

4.010K 6402.510a

--⨯==⨯⨯，由此可求出a=2.5×10-3mol/L 。答案为：2.5×10-3； ②该平衡体系中除了含有I －，I 2，I 3－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 30mL

⨯=；现在溶液中，I －，I 2，I 3－中所含I 的浓度和为2c (I 2)

＋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，说明产物中还有含碘微粒。答案为：2c(I2)＋c(I－)＋3c(I3－)<0.033mol·L－1。

【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。

2．某化学兴趣小组在一次实验探究中发现，向草酸溶液中逐滴加入酸性高锰酸钾溶液时，溶液褪色先慢后快，即反应速率由小变大。小组成员为此“异常”现象展开讨论，猜想造成这种现象的最可能原因有两种，并为此设计实验进行探究验证。

猜想Ⅰ：此反应过程放热，温度升高，反应速率加快；

猜想Ⅱ：……。

（实验目的）探究草酸与高锰酸钾反应的速率变化“异常”原因

（实验用品）仪器：试管、胶头滴管、量筒、药匙、玻璃棒等；

试剂：0.1mol/L H2C2O4溶液、0.05mol/L KMnO4（硫酸酸化）溶液等。

请你根据该兴趣小组的实验探究设计思路，补充完整所缺内容。

（1）草酸（H2C2O4，弱酸）与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为

（2）要完成对猜想Ⅰ的实验验证，至少还需要一种实验仪器是

（3）猜想Ⅱ可是:___________________

要设计实验验证猜想Ⅱ，进行该实验还要补充一种试剂及一种仪器，分别是

（4）基于猜想Ⅱ成立，设计方案进行实验，请完成以下实验记录表内容。

【答案】（1）5H2C2O4+2MnO42—+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O

（2）温度计（3）生成的Mn2+对该反应有催化作用，加快反应速率；MnSO4（s）和秒表（4）基于猜想Ⅱ成立，设计方案进行实验，请完成以下实验记录表内容。