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(通用版)2020高考化学一轮复习 跟踪检测(四十)明确2大考查角度 变量控制与速率常数(含解析)

 版权申诉  doc 跟踪检测(四十) 明确2大考查角度——变量控制与速率常数1.对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(mol·L-1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。时间水样       0 5 10 15 20 25 Ⅰ(pH=2) 0.40 0.28 0.19 0.13 0.10 0.09 Ⅱ(pH=4) 0.40 0.31 0.24 0.20 0.18 0.16 Ⅲ(pH=4) 0.20 0.15 0.12 0.09 0.07 0.05 Ⅳ(pH=4,含Cu2+) 0.20 0.09 0.05 0.03 0.01 0 下列说法不正确的是(  )A.在0~20 min内,Ⅰ中M的分解速率为0.015 mol·L-1·min-1B.水样酸性越强,M的分解速率越快C.在0~25 min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ中大D.由于Cu2+存在,Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ中快解析:选D 由表中数据分析可知,Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ中慢,D错误。2.反应2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g)中,每生成7 g N2,放出166 kJ的热量,该反应的速率表达式为v=k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待测),其反应包含下列两步:①2NO+H2===N2+H2O2(慢)②H2O2+H2===2H2O(快)T ℃时测得有关实验数据如下:序号 c(NO)/(mol·L-1) c(H2)/(mol·L-1) 速率/(mol·L-1·min-1) Ⅰ 0.006 0 0.001 0 1.8×10-4 Ⅱ 0.006 0 0.002 0 3.6×10-4 Ⅲ 0.001 0 0.006 0 3.0×10-5 Ⅳ 0.002 0 0.006 0 1.2×10-4 下列说法错误的是(  )A.整个反应速率由第①步反应决定B.正反应的活化能一定是①<②C.该反应速率表达式:v=5 000c2(NO)·c(H2)D.该反应的热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664 kJ·mol-1解析:选B A.由①、②两反应知,反应过程中反应慢的反应决定反应速率,整个反应速率由第①步反应决定,正确;B.反应①慢,说明反应①的活化能高,正反应的活化能一定是①>②,错误;C.比较实验Ⅰ、Ⅱ数据可知,NO浓度不变,氢气浓度增大一倍,反应速率增大一倍,比较实验Ⅲ、Ⅳ数据可知,H2浓度不变,NO浓度增大一倍,反应速率增大四倍,据此得到速率方程:v=kc2(NO)·c(H2),依据实验Ⅰ中数据计算k=5 000,则速率表达式为v=5 000c2(NO)·c(H2),正确;D.反应2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g)中,每生成7 g N2放出166 kJ的热量,生成28 g N2放热664 kJ,热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664 kJ·mol-1,正确。3.某同学在用稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:(1)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_______________________________________________________________________________________________________。(2)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4四种溶液,可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________。(3)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需的时间。实验混合溶液       A B C D E F 4 mol·L-1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5 饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0 请完成此实验设计,其中:V1=________,V6=________,V9=________。解析: (1)由于Zn与CuSO4溶液反应生成的Cu及稀硫酸形成了Cu-Zn原电池,大大加快了生成氢气的反应速率。(2)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池,都可以加快生成氢气的反应速率,故在所给的物质中只有Ag2SO4溶液符合题意。(3)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响,故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同,则硫酸溶液的体积均取30 mL,根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL,可以求得各组实验中加入水的体积分别为V7=20 mL,V8=19.5 mL,V9=17.5 mL,V10=15 mL,实验E中加入的硫酸铜溶液的体积V6=10 mL。答案:(1)CuSO4溶液与Zn反应生成的Cu与Zn形成Cu-Zn原电池,加快了氢气生成的速率(2)Ag2SO4溶液 (3)30 10 17.54.无色气体N2O4是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+24.4 kJ·mol-1。上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,则Kp为________(用k正、k逆表示)。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa),已知该条件下k正=4.8×104 s-1,当N2O4分解10%时,v正=________kPa·s-1。解析:由题意可知,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,平衡时,v正=v逆,k正·p(N2O4)=k逆·p2(NO2),Kp=。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa),已知该条件下k正=4.8×104 s-1,当N2O4分解10 %时,v正=4.8×104 s-1×100 kPa×=3.9×106 kPa·s-1。答案: 3.9×1065.(2015·全国卷Ⅰ)Bodensteins研究了下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 (1)根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为________。(2)上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为________(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min时,v正=________min-1。解析:(1)由表中数据可知,无论是从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始,最终x(HI)均为0.784,说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 mol·L-1,则:2HI(g)H2(g)+I2(g)初始/(mol·L-1)  1    0   0转化/(mol·L-1) 0.216 0.108 0.108平衡/(mol·L-1) 0.784 0.108 0.108K==。(2)建立平衡时,v正=v逆,即k正x2(HI)=k逆x(H2)·x(I2),k逆=k正。由于该反应前后气体分子数不变,故k逆=k正=k正=。在40 min时,x(HI)=0.85,则v正=0.002 7 min-1×0.852≈1.95×10-3 min-1。答案:(1) (2) 1.95×10-36.现有甲、乙两个化学小组利用两套相同装置,通过测定产生相同体积气体所用时间长短来探究影响H2O2分解速率的因素(仅一个条件改变)。甲小组有如下实验设计方案。实验编号 温度 催化剂 浓度 甲组实验Ⅰ 25 ℃ 三氧化二铁 10 mL 5% H2O2 甲组实验Ⅱ 25 ℃ 二氧化锰 10 mL 5% H2O2 甲、乙两小组得出如图数据。(1)甲小组实验得出的结论是______________________________________________。(2)由乙组研究的酸、碱对H2O2分解影响因素的数据分析,相同条件下H2O2在________(填“酸”或“碱”)性环境下放出气体速率较快;由此,乙组提出可以用BaO2固体与硫酸溶液反应制H2O2,其反应的离子方程式为__________________________;支持这一方案的理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)已知过氧化氢还是一种极弱的二元酸:H2O2H++HO(Ka1=2.4×10-12)。当稀H2O2溶液在碱性环境下分解时会发生反应H2O2+OH-HO+H2O,该反应中,正反应速率为v正=k正·c(H2O2)·c(OH-),逆反应速率为v逆=k逆·c(H2O)·c(HO),其中k正、k逆为速率常数,则k正与k逆的比值为________(保留3位有效数字)。解析:(1)甲组实验Ⅱ与Ⅰ所用的H2O2浓度相同,催化剂不同,根据图像判断Ⅱ反应速度要快于Ⅰ,甲小组得出结论:H2O2分解时,MnO2比Fe2O3催化效率更高。(2)比较乙组的图像可知,相同条件下,H2O2在碱性环境下放出气体速率较快;根据题意可知,反应物为BaO2固体与硫酸溶液,生成物H2O2,另一种生成物为BaSO4,离子方程式为BaO2+2H++SO===BaSO4+H2O2。该方案产物中有BaSO4,有利于平衡右移。结合H2O2在酸性环境下分解较慢这一事实可判断该方案成立。(3)根据H2O2H++HO,有Ka1==2.4×10-12,反应达平衡时,v正=v逆,v正=k正·c(H2O2)·c(OH-),v逆=k逆·c(H2O)·c(HO),k正·c(H2O2)·c(OH-)=k逆·c(H2O)·c(HO),则========1.33×104。答案:(1)H2O2分解时,MnO2比Fe2O3催化效率更高(2)碱 BaO2+2H++SO===BaSO4+H2O2 BaSO4的生成使平衡右移,有利于H2O2的生成,酸性环境有利于H2O2的存在(等其他合理原因) (3)1.33×1047.已知将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合,无反应发生。若再加入双氧水,将发生反应H2O2+2H++2I-===2H2O+I2,且生成I2立即与试剂X反应而被消耗。一段时间后,试剂X将被反应生成的I2完全消耗。由于溶液中I-继续被H2O2氧化,生成I2与淀粉作用,溶液立即变蓝。因此,根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需时间,即可推算反应H2O2+2H++2I-===2H2O+I2的反应速率。下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录(各实验均在室温条件下进行):编号 往烧杯中加入的试剂及其用量(mL) 催化剂 溶液开始变蓝时间(min) 0.1mol·L-1KI溶液 H2O 0.01mol·L-1X溶液 0.1mol·L-1双氧水 0.1mol·L-1稀盐酸 1 20.0 10.0 10.0 20.0 20.0 无 1.4 2 20.0 m 10.0 10.0 n 无 2.8 3 10.0 20.0 10.0 20.0 20.0 无 2.8 4 20.0 0 10.0 10.0 40.0 无 t 5 20.0 10.0 10.0 20.0 20.0 5滴Fe2(SO4)3 0.6 回答下列问题:(1)已知:实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I-===2H2O+I2反应速率的影响。实验2中m=________,n=________。(2)一定温度下,H2O2+2H++2I-===2H2O+I2,反应速率可以表示为v=k·ca(H2O2)·cb(I-)·c(H+)(k为反应速率常数),则:①实验4烧杯中溶液开始变蓝的时间t=________min。②根据上表数据可知,a、b的值依次为_______和_______。(3)若要探究温度对H2O2+2H++2I-===2H2O+I2反应速率影响,在实验中温度不宜过高且采用水浴加热,其原因是________________________________________________。解析:(1)已知:实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I-===2H2O+I2反应速率的影响。根据控制变量法,实验中盐酸的浓度应该相同,实验2中n=20.0,m=20.0。(2)根据公式v=k·ca(H2O2)·cb(I-)·c(H+),实验2与实验4的速率比为=,实验2与实验4的H2O2、KI的浓度都相同,=,=,t=1.4 min。由实验1与实验2知,a=1,由实验1与实验3知,b=1。(3)H2O2易分解,温度不宜过高且采用水浴加热,便于控制反应温度,防止H2O2分解。答案:(1)20.0 20.0 (2)①1.4 ②1 1(3)便于控制反应温度,防止H2O2分解8.超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:2NO+2CO2CO2+N2为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:时间/s 0 1 2 c(NO)/(mol·L-1) 1.00×10-3 4.50×10-4 2.50×10-4 c(CO)/(mol·L-1) 3.60×10-3 3.05×10-3 2.85×10-3 时间/s 3 4 5 c(NO)/(mol·L-1) 1.50×10-4 1.00×10-4 1.00×10-4 c(CO)/(mol·L-1) 2.75×10-3 2.70×10-3 2.70×10-3 请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):(1)在上述条件下反应能够自发进行,则反应的ΔH________0(填“>”“<”或“=”)。(2)前2 s内的平均反应速率v(N2)=________。(3)在该温度下,反应的平衡常数K=________。(4)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是________。A.选用更有效的催化剂    B.升高反应体系的温度C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积(5)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。实验编号 T/℃ NO初始浓度/(mol·L-1) CO初始浓度/(mol·L-1) 催化剂的比表面积/(m2·g-1) Ⅰ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82 Ⅱ 124 Ⅲ 350 124 ①请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。②请在给出的坐标图中,画出上表中的三个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,并标明各条曲线的实验编号。答案:(1)<(2)1.88×10-4 mol·L-1·s-1(3)5 000 (4)CD(5)①Ⅱ.280 1.20×10-3 5.80×10-3Ⅲ.1.20×10-3 5.80×10-3②如图:














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