（通用版）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）-人教版高三化學(xué)試題

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)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·L1)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0510152025(pH2)0.400.280.190.130.100.09(pH4)0.400.310.240.200.180.16(pH4)0.200.150.120.090.070.05(pH4，含Cu2)0.200.090.050.030.010下列說法不正確的是()A在020 min內(nèi)，中M的分解速率為0.015 mol·L1·min1B水樣酸性越強(qiáng)，M的分解速率越快C在025 min內(nèi)，中M的分解百分率比中大D由于Cu2存在，中M的分解速率比中快解析：選D由表中數(shù)據(jù)分析可知，中M的分解速率比中慢，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vk·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待測(cè))，其反應(yīng)包含下列兩步：2NOH2=N2H2O2(慢)H2O2H2=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·L1)c(H2)/(mol·L1)速率/(mol·L1·min1)0.006 00.001 01.8×1040.006 00.002 03.6×1040.001 00.006 03.0×1050.002 00.006 01.2×104下列說法錯(cuò)誤的是()A整個(gè)反應(yīng)速率由第步反應(yīng)決定B正反應(yīng)的活化能一定是C該反應(yīng)速率表達(dá)式：v5 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)H664 kJ·mol1解析：選BA由、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)速率由第步反應(yīng)決定，正確；B.反應(yīng)慢，說明反應(yīng)的活化能高，正反應(yīng)的活化能一定是>，錯(cuò)誤；C.比較實(shí)驗(yàn)、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)、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：vkc2(NO)·c(H2)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)計(jì)算k5 000，則速率表達(dá)式為v5 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)H664 kJ·mol1，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_。(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ABCDEF4 mol·L1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100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CuZn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V720 mL，V819.5 mL，V917.5 mL，V1015 mL，實(shí)驗(yàn)E中加入的硫酸銅溶液的體積V610 mL。答案：(1)CuSO4溶液與Zn反應(yīng)生成的Cu與Zn形成CuZn原電池，加快了氫氣生成的速率(2)Ag2SO4溶液(3)301017.54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)H24.4 kJ·mol1。上述反應(yīng)中，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)，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 s1，當(dāng)N2O4分解10%時(shí)，v正_kPa·s1。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正4.8×104 s1，當(dāng)N2O4分解10 %時(shí)，v正4.8×104 s1×100 kPa×3.9×106 kPa·s1。答案：3.9×1065(2015·全國卷)Bodensteins研究了下列反應(yīng)：2HI(g)H2(g)I2(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/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)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 min1，在t40 min時(shí)，v正_min1。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·L1，則：2HI(g)H2(g)I2(g)初始/(mol·L1) 1 0 0轉(zhuǎn)化/(mol·L1) 0.216 0.108 0.108平衡/(mol·L1) 0.784 0.108 0.108K。(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 min1×0.8521.95×103 min1。答案：(1)(2)1.95×1036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(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)25 三氧化二鐵10 mL 5% H2O2甲組實(shí)驗(yàn)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：H2O2HHO(Ka12.4×1012)。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)H2O2OHHOH2O，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)與所用的H2O2濃度相同，催化劑不同，根據(jù)圖像判斷反應(yīng)速度要快于，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BaO22HSO=BaSO4H2O2。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)可判斷該方案成立。(3)根據(jù)H2O2HHO，有Ka12.4×1012，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BaO22HSO=BaSO4H2O2BaSO4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)1.33×1047已知將KI、鹽酸、試劑X和淀粉四種溶液混合，無反應(yīng)發(fā)生。若再加入雙氧水，將發(fā)生反應(yīng)H2O22H2I=2H2OI2，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)H2O22H2I=2H2OI2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)0.1mol·L1KI溶液H2O0.01mol·L1X溶液0.1mol·L1雙氧水0.1mol·L1稀鹽酸120.010.010.020.020.0無1.4220.0m10.010.0n無2.8310.020.010.020.020.0無2.8420.0010.010.040.0無t520.010.010.020.020.05滴Fe2(SO4)30.6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)H2O22H2I=2H2OI2反應(yīng)速率的影響。實(shí)驗(yàn)2中m_，n_。(2)一定溫度下，H2O22H2I=2H2OI2，反應(yīng)速率可以表示為vk·ca(H2O2)·cb(I)·c(H)(k為反應(yīng)速率常數(shù))，則：實(shí)驗(yàn)4燒杯中溶液開始變藍(lán)的時(shí)間t_min。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)H2O22H2I=2H2OI2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_。解析：(1)已知：實(shí)驗(yàn)1、2的目的是探究H2O2濃度對(duì)H2O22H2I=2H2OI2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n20.0，m20.0。(2)根據(jù)公式vk·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，t1.4 min。由實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2知，a1，由實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)3知，b1。(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)20.020.0(2)1.411(3)便于控制反應(yīng)溫度，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：2NO2CO2CO2N2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/s012c(NO)/(mol·L1)1.00×1034.50×1042.50×104c(CO)/(mol·L1)3.60×1033.05×1032.85×103時(shí)間/s345c(NO)/(mol·L1)1.50×1041.00×1041.00×104c(CO)/(mol·L1)2.75×1032.70×1032.70×103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H_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·L1)CO初始濃度/(mol·L1)催化劑的比表面積/(m2·g1)2801.20×1035.80×10382124350124請(qǐng)?jiān)谏媳砜崭裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。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)1.88×104 mol·L1·s1(3)5 000(4)CD(5).2801.20×1035.80×103.1.20×1035.80×103如圖：