(通用版)2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(cè)(四十)明確2大考查角度 變量控制與速率常數(shù)(含解析)
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1、(通用版)2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(cè)(四十)明確2大考查角度 變量控制與速率常數(shù)(含解析) 1.對(duì)水樣中溶質(zhì)M的分解速率影響因素進(jìn)行研究。在相同溫度下,M的物質(zhì)的量濃度(mol·L-1)隨時(shí)間(min)變化的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表。 時(shí)間 水樣 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
2、Cu2+) 0.20 0.09 0.05 0.03 0.01 0 下列說法不正確的是( ) A.在0~20 min內(nèi),Ⅰ中M的分解速率為0.015 mol·L-1·min-1 B.水樣酸性越強(qiáng),M的分解速率越快 C.在0~25 min內(nèi),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:選D 由表中數(shù)據(jù)分析可知,Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ中慢,D錯(cuò)誤。 2.反應(yīng)2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g)中,每生成7 g N2,放出166 kJ的熱量,該反應(yīng)的速率表達(dá)式為v=k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待測(cè)),其
3、反應(yīng)包含下列兩步: ①2NO+H2===N2+H2O2(慢) ②H2O2+H2===2H2O(快) T ℃時(shí)測(cè)得有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下: 序號(hào) 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 下列說法錯(cuò)誤的是( ) A.整個(gè)反應(yīng)速率由第①步反應(yīng)決定 B.正反應(yīng)的活化能一定是①<
4、② C.該反應(yīng)速率表達(dá)式:v=5 000c2(NO)·c(H2) D.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664 kJ·mol-1 解析:選B A.由①、②兩反應(yīng)知,反應(yīng)過程中反應(yīng)慢的反應(yīng)決定反應(yīng)速率,整個(gè)反應(yīng)速率由第①步反應(yīng)決定,正確;B.反應(yīng)①慢,說明反應(yīng)①的活化能高,正反應(yīng)的活化能一定是①>②,錯(cuò)誤;C.比較實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ數(shù)據(jù)可知,NO濃度不變,氫氣濃度增大一倍,反應(yīng)速率增大一倍,比較實(shí)驗(yàn)Ⅲ、Ⅳ數(shù)據(jù)可知,H2濃度不變,NO濃度增大一倍,反應(yīng)速率增大四倍,據(jù)此得到速率方程:v=kc2(NO)·c(H2),依據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中數(shù)據(jù)計(jì)算k
5、=5 000,則速率表達(dá)式為v=5 000c2(NO)·c(H2),正確;D.反應(yīng)2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g)中,每生成7 g N2放出166 kJ的熱量,生成28 g N2放熱664 kJ,熱化學(xué)方程式為2NO(g)+2H2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664 kJ·mol-1,正確。 3.某同學(xué)在用稀硫酸與鋅反應(yīng)制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請(qǐng)回答下列問題: (1)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是_______________________________ ___________________
6、_____________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4四種溶液,可與上述實(shí)驗(yàn)中CuSO4溶液起相似作用的是________。 (3)為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響,該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中,收集產(chǎn)生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需的時(shí)間。 實(shí)驗(yàn) 混合溶液 A B C D E F 4 mol·L-1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
7、 飽和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0 請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其中:V1=________,V6=________,V9=________。 解析: (1)由于Zn與CuSO4溶液反應(yīng)生成的Cu及稀硫酸形成了Cu-Zn原電池,大大加快了生成氫氣的反應(yīng)速率。 (2)只要是比鋅的金屬性差的金屬都可以與鋅組成原電池,都可以加快生成氫氣的反應(yīng)速率,故在所給的物質(zhì)中只有Ag2SO4溶液符合題意。 (3)因?yàn)橐芯苛蛩徙~的量對(duì)反應(yīng)速率的影響,故應(yīng)保持硫酸的濃度在各組實(shí)驗(yàn)中相同,則硫酸溶液的體積均
8、取30 mL,根據(jù)F中增加的水與硫酸銅溶液的體積之和為20 mL,可以求得各組實(shí)驗(yàn)中加入水的體積分別為V7=20 mL,V8=19.5 mL,V9=17.5 mL,V10=15 mL,實(shí)驗(yàn)E中加入的硫酸銅溶液的體積V6=10 mL。 答案:(1)CuSO4溶液與Zn反應(yīng)生成的Cu與Zn形成Cu-Zn原電池,加快了氫氣生成的速率 (2)Ag2SO4溶液 (3)30 10 17.5 4.無色氣體N2O4是一種強(qiáng)氧化劑,為重要的火箭推進(jìn)劑之一。N2O4與NO2轉(zhuǎn)換的熱化學(xué)方程式為N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+24.4 kJ·mol-1。 上述反應(yīng)中,正反應(yīng)速率v正=k正·p(N2
9、O4),逆反應(yīng)速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆為速率常數(shù),則Kp為________(用k正、k逆表示)。若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298 K、壓強(qiáng)100 kPa),已知該條件下k正=4.8×104 s-1,當(dāng)N2O4分解10%時(shí),v正=________kPa·s-1。 解析:由題意可知,正反應(yīng)速率v正=k正·p(N2O4),逆反應(yīng)速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆為速率常數(shù),平衡時(shí),v正=v逆,k正·p(N2O4)=k逆·p2(NO2),Kp=。若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298 K、壓強(qiáng)100 kPa),已知該條件下k
10、正=4.8×104 s-1,當(dāng)N2O4分解10 %時(shí),v正=4.8×104 s-1×100 kPa×=3.9×106 kPa·s-1。 答案: 3.9×106 5.(2015·全國(guó)卷Ⅰ)Bodensteins研究了下列反應(yīng): 2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g) 在716 K時(shí),氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)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
11、)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為________。 (2)上述反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為v正=k正x2(HI),逆反應(yīng)速率為v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆為速率常數(shù),則k逆為________(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min時(shí),v正=________min-1。 解析:(1)由表中數(shù)據(jù)可知,無論是從正反應(yīng)方向開始,還是從逆反應(yīng)方向開始,最終x(HI)均為0.784,說明此時(shí)已達(dá)到了平衡狀態(tài)。設(shè)HI的初始濃度為1 mol·L-1,則: 2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g) 初始/(mol·L-1) 1
12、 0 0 轉(zhuǎn)化/(mol·L-1) 0.216 0.108 0.108 平衡/(mol·L-1) 0.784 0.108 0.108 K==。 (2)建立平衡時(shí),v正=v逆,即k正x2(HI)=k逆x(H2)·x(I2),k逆=k正。由于該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,故k逆=k正=k正=。在40 min時(shí),x(HI)=0.85,則v正=0.002 7 min-1×0.852≈1.95×10-3 min-1。 答案:(1) (2) 1.95×10-3 6.現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)化學(xué)小組利用兩套相同裝置,通過測(cè)定產(chǎn)生相同體積氣體所用時(shí)間長(zhǎng)短來探究影響H2O2分解速率的因素
13、(僅一個(gè)條件改變)。甲小組有如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 溫度 催化劑 濃度 甲組實(shí)驗(yàn)Ⅰ 25 ℃ 三氧化二鐵 10 mL 5% H2O2 甲組實(shí)驗(yàn)Ⅱ 25 ℃ 二氧化錳 10 mL 5% H2O2 甲、乙兩小組得出如圖數(shù)據(jù)。 (1)甲小組實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是______________________________________________。 (2)由乙組研究的酸、堿對(duì)H2O2分解影響因素的數(shù)據(jù)分析,相同條件下H2O2在________(填“酸”或“堿”)性環(huán)境下放出氣體速率較快;由此,乙組提出可以用BaO2固體與硫酸溶液反應(yīng)制H2O2,其反應(yīng)的離子方程
14、式為__________________________;支持這一方案的理由是____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)已知過氧化氫還是一種極弱的二元酸:H2O2H++HO(Ka1=2.4×10-12)。當(dāng)稀H2O2溶液在堿性環(huán)境下分解時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)H2O2+OH-HO+H2O,該反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為v正=k正·c(H2O2)·c(OH-),逆反應(yīng)速率為
15、v逆=k逆·c(H2O)·c(HO),其中k正、k逆為速率常數(shù),則k正與k逆的比值為________(保留3位有效數(shù)字)。 解析:(1)甲組實(shí)驗(yàn)Ⅱ與Ⅰ所用的H2O2濃度相同,催化劑不同,根據(jù)圖像判斷Ⅱ反應(yīng)速度要快于Ⅰ,甲小組得出結(jié)論:H2O2分解時(shí),MnO2比Fe2O3催化效率更高。(2)比較乙組的圖像可知,相同條件下,H2O2在堿性環(huán)境下放出氣體速率較快;根據(jù)題意可知,反應(yīng)物為BaO2固體與硫酸溶液,生成物H2O2,另一種生成物為BaSO4,離子方程式為BaO2+ 2H++SO===BaSO4+H2O2。該方案產(chǎn)物中有BaSO4,有利于平衡右移。結(jié)合H2O2在酸性環(huán)境下分解較慢這一事實(shí)可
16、判斷該方案成立。(3)根據(jù)H2O2H++HO,有Ka1==2.4×10-12,反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),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),則========1.33×104。 答案:(1)H2O2分解時(shí),MnO2比Fe2O3催化效率更高 (2)堿 BaO2+2H++SO===BaSO4+H2O2 BaSO4的生成使平衡右移,有利于H2O2的生成,酸性環(huán)境有利于H2O2的存在(等其他合理原因) (3)1.33×104 7.已知將KI、鹽酸、試劑X和淀粉四種溶液混合,無反
17、應(yīng)發(fā)生。若再加入雙氧水,將發(fā)生反應(yīng)H2O2+2H++2I-===2H2O+I(xiàn)2,且生成I2立即與試劑X反應(yīng)而被消耗。一段時(shí)間后,試劑X將被反應(yīng)生成的I2完全消耗。由于溶液中I-繼續(xù)被H2O2氧化,生成I2與淀粉作用,溶液立即變藍(lán)。因此,根據(jù)試劑X的量、滴入雙氧水至溶液變藍(lán)所需時(shí)間,即可推算反應(yīng)H2O2+2H++2I-===2H2O+I(xiàn)2的反應(yīng)速率。下表為某同學(xué)依據(jù)上述原理設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)記錄(各實(shí)驗(yàn)均在室溫條件下進(jìn)行): 編 號(hào) 往燒杯中加入的試劑及其用量(mL) 催化劑 溶液開始 變藍(lán)時(shí)間 (min) 0.1 mol·L-1 KI溶液 H2O 0.01 mol·L-
18、1 X溶液 0.1 mol·L-1 雙氧水 0.1 mol·L-1 稀鹽酸 1 20.0 10.0 10.0 20.0 20.0 無 1.4 2 20.0 m 10.0 10.0 n 無 2.8 3 10.0 20.0 10.0 20.0 20.0 無 2.8 4 20.0 0 10.0 10.0 40.0 無 t 5 20.0 10.0 10.0 20.0 20.0 5滴 Fe2(SO4)3 0.6 回答下列問題: (1)已知:實(shí)驗(yàn)1、2的目的是探究H2O2濃度對(duì)H2O2+2H++2I-=
19、==2H2O+I(xiàn)2反應(yīng)速率的影響。實(shí)驗(yàn)2中m=________,n=________。 (2)一定溫度下,H2O2+2H++2I-===2H2O+I(xiàn)2,反應(yīng)速率可以表示為 v=k·ca(H2O2)·cb(I-)·c(H+)(k為反應(yīng)速率常數(shù)),則: ①實(shí)驗(yàn)4燒杯中溶液開始變藍(lán)的時(shí)間t=________min。 ②根據(jù)上表數(shù)據(jù)可知,a、b的值依次為_______和_______。 (3)若要探究溫度對(duì)H2O2+2H++2I-===2H2O+I(xiàn)2反應(yīng)速率影響,在實(shí)驗(yàn)中溫度不宜過高且采用水浴加熱,其原因是___________________________________________
20、_____。 解析:(1)已知:實(shí)驗(yàn)1、2的目的是探究H2O2濃度對(duì)H2O2+2H++2I-===2H2O+I(xiàn)2反應(yīng)速率的影響。根據(jù)控制變量法,實(shí)驗(yàn)中鹽酸的濃度應(yīng)該相同,實(shí)驗(yàn)2中n=20.0,m=20.0。(2)根據(jù)公式v=k·ca(H2O2)·cb(I-)·c(H+),實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)4的速率比為=,實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)4的H2O2、KI的濃度都相同,=,=,t=1.4 min。由實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2知,a=1,由實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)3知,b=1。(3)H2O2易分解,溫度不宜過高且采用水浴加熱,便于控制反應(yīng)溫度,防止H2O2分解。 答案:(1)20.0 20.0 (2)①1.4?、? 1 (3)便于控制反應(yīng)溫
21、度,防止H2O2分解 8.超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí),尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層??茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,化學(xué)方程式如下: 2NO+2CO2CO2+N2 為了測(cè)定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率,在某溫度下用氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間的NO和CO濃度如表: 時(shí)間/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 時(shí)間/s 3 4 5 c(NO)/(mol·L-1
22、) 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 請(qǐng)回答下列問題(均不考慮溫度變化對(duì)催化劑催化效率的影響): (1)在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,則反應(yīng)的ΔH________0(填“>”“<”或“=”)。 (2)前2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=________。 (3)在該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________。 (4)假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)下列措施能提高NO轉(zhuǎn)化率的是________。 A.選用更有效的催化劑 B.升高反應(yīng)體系的溫
23、度 C.降低反應(yīng)體系的溫度 D.縮小容器的體積 (5)研究表明:在使用等質(zhì)量催化劑時(shí),增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。為了分別驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律,某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中。 實(shí)驗(yàn)編號(hào) T/℃ NO初始濃度/(mol·L-1) CO初始濃度/(mol·L-1) 催化劑的比表面積/(m2·g-1) Ⅰ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82 Ⅱ 124 Ⅲ 350 124 ①請(qǐng)?jiān)谏媳砜崭裰刑钊胧S嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。 ②請(qǐng)?jiān)诮o出的坐標(biāo)圖中,畫出上表中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖,并標(biāo)明各條曲線的實(shí)驗(yàn)編號(hào)。 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 5.80×10-3 Ⅲ.1.20×10-3 5.80×10-3 ②如圖:
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