高考化学化学反应与能量(大题培优)及答案

1、高考化学化学反应与能量(大题培优)及答案一、化学反应与能量练习题(含详细答案解析)1.高镒酸钾(KMnO,)是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软镒矿(主要成分为MnO2)为原料生产高镒酸钾的工艺路线如下:电耦法卜;(1)原料软镒矿与氢氧化钾按1 ： 1的比例在 烘炒锅”中混配，混配前应将软镒矿粉碎,其作用是。(2)平炉”中发生的化学方程式为 。(3)平炉”中需要加压，其目的是 。(4)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。CO2歧化法”是传统工艺，即在 K2MnO4溶液中通入CQ气体，使体系呈中性或弱碱 性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成K2MnO4, MnO

2、2和 (写化学式)。电解法”为现代工艺，即电解 K2MnO4水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为 ,阴极逸出的气体是。电解法”和CO2歧化法”中，K2MnO4的理论利用率之比为 。(5)高镒酸钾纯度的测定：称取 1.0800 g样品，溶解后定容于 100 mL容量瓶中，摇匀。取浓度为0.2000 mol L-1的H2c2O4标准溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化，用 KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48 mL,该样品的纯度为 (列出计算式即可，已知 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CQT+8H2O)。【答案】扩大接触面积，加快化学反应速率2MnO2+O2

3、+4KOH A 2K2MnO4+2H2O增大反应物的浓度，可使化学反应速率加快，同时使反应物的转化率增大K2CC3 MnO42-e-=MnO4- H2 3:2 95.62%【解析】【分析】【详解】(1) MnC2的状态是固体，对于有固体参加的化学反应，可通过增大其反应接触面积的方法提高反应速率，故要将其粉碎成细小的颗粒；(2)根据流程图可知，在 平炉”中MnC2、KOK C2在加热时反应产生 K2MnC4,结合质 量守恒定律可知，另外一种物质是H2C,则发生的化学方程式为2MnC2+C2+4KCIH_2K2MnC4+2H2C ；(3)由于上述反应中氧气是气体，在 平炉”中加压，就可以使反应物氧

4、气的浓度增大，根 据外界条件对化学反应速率的影响，增大反应物的浓度，可以使化学反应速率加快；任何反应都具有一定的可逆性，增大压强，可以使化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，故可以提高原料的转化率；(4)在&MnO4溶液中通入CQ气体，使体系呈中性或弱碱性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成 KMnO4, MnO2,根据质量守恒定律可知，另外一种生成物是K2CO3,根据氧化还原反应中的电子守恒及反应的原子守恒，可得该反应的化学方程式是：3K2MnO4+2CC2= 2KMnO4+MnO2+K2CO3； 电解法”为现代工艺，即电解 K2MnO4水溶液，在电解槽中 阳极，MnC42-失去电子，发

5、生氧化反应，产生MnC4-o电极反应式是：MnC42-e-=MnC4-;在阴极，水电离产生的 H+获得电子变为氢气逸出，电极反应式是：2H2O+2e-=H2 T +2OH。所以阴极逸出的气体是 H2；总反应方程式是：2K2MnC4+2H2O通电2KMnC4+2H2 T +2KCH 根据 电解法”方程式2K2MnO4+ 2H2C亶号2KMnC4+2H2T +2KCH可矢口 K2MnC4的理论利用 率是 100%；而在“CM化法 32MnC4+2CC2 = 2KMnC4+MnC2+K2CC3 中，K2MnC4 的理论利 用率是2/3,所以二者的理论利用率之比为3:2;(5)根据离子方程式 2MnO

6、4-+5H2QO4+6H+=2Mn2+10CC2T +8H2O 可知 KMnO4与草酸反应2 k q ? x 20的关系式是：2 KMnO45H2c2。4。配制的溶液的浓度为：c=* *加口/上。5x24.481.0800g样品中含KMnO4的物质的量为：100 2x Q 2x 20n= 777 H三一二二; 切加二 0.006536rno/ KMnO4 的质量为：m= 0.006536mol x10005x22.45158g/mol =1.03269g 。故其纯度为:_ L。支邸豆l.OSOOX 100%=95.62%2. NiCl2是化工合成中最重要的馍源，在实验室中模拟工业上以金属馍废料

7、(含Fe、Al等杂质)为原料生产NiCl2的工艺流程如下：起峨 HQ Na.CCXN鼻匚0,就瞌，一、41：小也。注灌世漉ACO：卜表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Ni(OH)2开始沉淀的pH2.16.53.77.1沉淀完全的pH3.39.74.79.2(1)为了提高馍元素的浸出率，在酸浸”时可采取的措施有 (写一条即可)。(2)加入H2O2时发生主要反应的离子方程式为 。调pH”时，控制溶液pH的范围为 。(4)沉馍”过程中，若滤液 A中c(Ni2+)=1.0mol/L,欲使100mL该滤液中的Ni沉淀完全即 溶液中c(Ni2+)

8、1.0火10则需用托盘天平称取 Na2CQ固体的质量至少为 go (已知 Ksp(NiCO3)=6.5 X彳0忽略溶液体积的变化)(5)流程中由溶液得到 NiC12 6H20的实验操作步骤依次为 、过滤、洗涤、干燥。【答案】将馍废料磨成粉末(或搅拌，或适当升高温度，或提高酸的浓度)H2O2+2Fe2+2H+=2Fe3+2H2O 4.7 w pH7或4.7, 7.1) 17.5 蒸发浓缩、冷却结晶【解析】【分析】根据流程：金属馍废料(含Fe Al等杂质)，加盐酸酸浸后的酸性溶液中主要含有H+、Ni2+、Fe2+、Al3+,加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，反应为：H2O2+2Fe2+2H+=2F

9、e3+2H2O,加入 Na2CO3溶液调节溶液的 pH 范围 4.7 w pH7,1 使 Fe3+、 Al3+全部沉淀，滤渣为 Fe(OH)3、Al(OH)3,滤液主要含有 Ni2+,加入Na2CO3溶液沉淀Ni2+, 将得到的NiCO3沉淀用盐酸溶解得到二氧化碳和NiCl2溶液，将NiCl2溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到NiCl2?6H2O,据此分析作答。【详解】为了提高馍元素的浸出率，在 酸浸”时可采取的措施有将馍废料磨成粉末、搅拌、适当 升高温度方法、提高溶液中酸的浓度，都可以提高馍元素的浸出率；(2)H2O2具有氧化性，加入 H2O2氧化Fe2+为Fe3+,离子方程式为：

10、H2O2+2Fe2+2H+=2Fe3+2H2O；(3)调pH”的目的是沉淀Fe3+、Al3+,但不沉淀Ni2+,根据表格数据可知，应该控制溶液 pH 的范围为 4.7 AC【解析】【分析】已知金属活动性：Zn Fe Sn,则A发生化学腐蚀，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，B中Fe为负极，Sn为正极，Fe被腐蚀，C中Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护，以此解 答。【详解】(1)铁与硫酸反应的离子方程式为：Fe+2H+=Fe2+H2 T ；(2)Fe比Sn活泼，则B中Fe为负极，Sn为正极，负极发生 Fe- 2e = Fe2+； Zn比Fe活 泼，则C中Fe为正极，Zn为负极，正极反应式为 2H+

11、2e =H2?,电子从负极即 Zn极流(3)A发生化学腐蚀；B中Fe为负极，Sn为正极，Fe被腐蚀；C中Zn为负极，Fe为正极， Fe被保护，Zn被腐蚀，则A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是 BA C,。10.某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影 响”。(实验原理)2KMnO4+5H2c2O4+3H2SQ =K2SO4 +2MnSO4 +10CQ T +8H2O(实验内容及记录)实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定 褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下的方案。编RH2c2O4溶液酸fKMn

12、O4溶液温度/C溶液颜色褪 至无色所需 时间/s浓度/ mol L1体积/mL浓度/ mol L1体积/mL0.102.00.0104.025t10.202.00.0104.025t20.202.00.0104.050t3已知反应后 H2QO4转化为CQ逸出，KMnO4转化为MnSO4 ,每消耗1mol H2C2O4转移mol电子，为了观察到紫色褪去，H2c2。4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为：n(H2c2。4): n(KMnO 4)。(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是 (填编号，下同)，可探究反 应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是 。(3)实验测彳导KMnO4溶液的

13、褪色时间ti为40s,忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率 v (KMnO4)=mol L-1 mini【答案】2 2.5和 和0.010或1.0 X123【解析】【分析】(1)根据题中信息及化合价升降法配平反应的化学方程式，然后根据电子守恒计算出 imol草酸完全反应转移的电子数；根据观察到紫色褪去”必须满足高镒酸钾的物质的量小于草酸的物质的量解得二者浓度关系；(2)根据探究温度对反应速率影响时除了温度外其它条件必须相同判断；根据体积浓度对反应速率影响时除了浓度不同，其他条件必须完全相同分析；(3)先根据醋酸和高镒酸钾的物质的量判断过量，然后根据不足量及反应速率表达式计算

14、出反应速率。【详解】(1)根据反应后 H2c2。4转化为CO2逸出，KMnO4转化为MnSO4,利用化合价升降相等写 出反应的化学方程式为：2KMnO4+5H2c2O4+3H2SO4=K2SQ+2MnSO4+8H2O+10CQT ； H2G2O4中碳元素的化合价为+3价，变成二氧化碳后化合价总共升高了2X (4-3)价，所以每消耗 1mol H2c2O4转移2mol电子；为了观察到紫色褪去，高镒酸钾的物质的量应该少量，即 c(H2c2O4) : c (KMnO4) |=2.5；故答案为：2； 2.5；(2)探究温度对化学反应速率影响，必须满足除了温度不同，其他条件完全相同，所以满 足此条件的实

15、验编号是：和；探究反应物浓度对化学反应速率影响，除了浓度不同， 其他条件完全相同的实验编号是和；故答案为：和；和；(3)草酸的物质的量为：0.10mol?L-1x 0.002L=0.0002mo)高镒酸钾的物质的量为： 0.010mol?L-1x 0.004L=0.00004moJ草酸和高镒酸钾的物质的量之比为：0.0002mol ：0.010mol/L 0.004L0.002L+0.004L0.00004mol=5： 1,显然草酸过量，高镒酸钾完全反应，混合后溶液中高镒酸钾的浓度为：v (KMnO4)2二一 x 0.010mol/L这段时间内平均反应速率 32 0.010mol/L 60s/

16、min=x340s=0.010mol?L-1?min-1;故答案为：0.010或1.0 xi-2o11. 一定温度下10L密闭容器中发生某可逆反应，其平衡常数表达为:k=*。H 2O根据题意完成下列填空：(1)写出该反应的化学方程式 或“放热”)。;若温度升高，K增大，该反应是反应(填“吸热”(2)能判断该反应一定达到平衡状态的是(选填编号)。a, v 正(H2O)=v 逆(H2)b容器中气体的相对分子质量不随时间改变c.消耗nmol H 2同时消耗nmolCO d.容器中物质的总物质的量不随时间改变(3)该反应的v正随时间变化的关系如图。t2时改变了某种条件，改变的条件可能是。(填写2项)(

17、4)实验测得t2时刻容器内有1molH2。，5min后H2O的物质的量是0.8mol,这5min内H2O的平均反应速率为【答案】C (s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)吸热 a b升高温度增大水蒸汽的浓度0.004mol/ ( L . min )【解析】【分析】C,所以该反应方程式为C (s)(1)根据化学平衡常数表达式及元素守恒知，反应物还有+H2O (g) ?CO (g) +H2 (g)；升高温度，平衡向吸热反应方向移动；(2)可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变以及由此引起的一系列物理量不变；(3)改变条件时反应

18、速率增大，改变的条件可能是温度、压强、反应物浓度；(4)反应速率=v= t【详解】C,所以该反应方程式为C:(1)根据化学平衡常数表达式及元素守恒知，反应物还有K增大说明平(s)+H2O (g) ?CO (g) +H2 (g)；升高温度，平衡向吸热反应方向移动,C (s) +H2O (g) ?CO (g) +H2衡正向移动，所以正反应是吸热反应，故答案为: (g);吸热；(2) a.当v正(H2O) =v逆(H2) =v逆(H2。)时，正逆反应速率相等，所以反应达到平衡 状态，故正确；b.反应前后气体的物质的量不相同，气体质量变化，容器中气体的平均相对分子质量不随 时间变化即达到平衡，故正确；

19、c.无论反应是否达到平衡状态都存在消耗n molH2同时消耗nmolCO,所以不能据此判断平衡状态，故错误；d.无论反应是否达到平衡状态容器中物质的总物质的量都不随时间改变，所以不能据此判 断平衡状态，故错误；故选a b;(3)改变条件时反应速率增大，改变的条件可能是升高温度、增大压强、增大反应物浓度，故答案为：升高温度；增大水蒸汽的浓度；一一 c 1-0.8 一(4)反应速率 v= =/5=0.004mol/ Lgmin ,故答案为 0.004mol/ (L. min)。t 1012.按要求回答下列问题：(1)甲烷燃料电池是常见的燃料电池之一，该电池在正极通入氧气，在负极通入甲烷，电 解质溶

20、液通常是 KOH溶液，请写出该电池的负极反应式。(2)常温下，将等浓度的 Na2S2O3溶液与硫酸溶液混合，2min后溶液中明显出现浑浊，请 写出相关反应的化学方程式：；若将此混合溶液置于 50 c的水浴中，则出现浑浊的时间将(填增加、微少或不变”)【答案】CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O Na2&O3+H2SO4=Na2SQ+Sj +SQJ +H2O 减少 【解析】【分析】(1)甲烷燃料电池正极通入氧气，负极通入甲烷，电解质溶液是KOH溶液，则发生反应为 CH4+2O2=CO2+2H2O, CO2+2KOH=K2CQ+H2O,总反应的化学方程式为：CH4+2O2+2KOH=K

21、CO3+H2O,该电池的负极反应为：CH4失电子，转化为 CO32-和出。(2)将等浓度的Na2*O3溶液与硫酸溶液混合，相关反应为：Na2s2O3+H2SC4一 NS2SC4+SJ +SQT +HO;若将此混合溶液置于 50 c的水浴中，则温度升 高，出现浑浊的时间将减少。【详解】(1)甲烷燃料电池正极通入氧气，负极通入甲烷，电解质溶液是KOH溶液，则发生反应为 CH4+2O2=CO2+2H2O, CQ+2KOH=ECO3+H2O,总反应的化学方程式为：CH4+2O2+2KOH=KCC3+H2O,该电池的负极反应式为 CH4-8e-+10OH- =CO32-+7H2O o 答案为：CH4-8

22、e-+10OH-=CO32-+7H2O;(2)将等浓度的Na2&O3溶液与硫酸溶液混合，相关反应的化学方程式为：Na2s2O3+H2SC4=Na2SQ+SJ +S。J +H2O；若将此混合溶液置于 50c的水浴中，则温度升高，出现浑浊的时间将减少。答案为：Na2s2O3+H2SQ=Na2SQ+Sj +SO4+H2O;减少。【点睛】燃料电池中，两电极通入的物质相同，电解质不同时，电极反应式可能不同。在书写电极CH4的反应产物不是CO2和水，而是K2CO3和反应式时需注意，在碱性电解质中，负极 水，这是我们解题时的易错点。13.(1)如图所示，甲、乙之间的隔板K和活塞F都可左右移动，甲中充入 2

23、mol A和1 mol B ,乙中充入2mol C和1 mol He ,此时k停在。处。在一定条件下发生可逆反应：2A(g) B(g) ? 2c(g)；反应达到平衡后，再恢复至原温度。654321 01234567S-I 1 -I-TI_I_II-I I-1 I甲二乙卜K 活塞F回答下列问题：可根据 现象来判断甲、乙中反应都已达到平衡。达到平衡时，隔板 K最终停留在。刻度左侧a处，则a的取值范围是 。(2)若一开始就将 K、F固定，其它条件均同(1),则达到平衡时：甲、乙中C的物质的量的关系是甲 乙(填“”、v”或)。如果测得甲中 A的转化率为b,则乙中C的转化率为 。【答案】K、F不再移动

24、0 a 2 = 1 b【解析】【分析】(1)当物质的量不发生变化时达到平衡状态，此时隔板K和活塞F不再移动；根据可逆反应的特征进行分析；(2)体积固定，恒温、恒压容器中，两边达到的平衡状态相同，乙中的 He对平衡无影响；根据转化率的概念进行计算。【详解】(1)当物质的量不发生变化时达到平衡状态，此时隔板K和活塞F不再移动，因此当隔板K和活塞F不再移动时，可判断甲、乙中反应都已达到平衡；甲中气体若不转化，则气体的物质的量最大为3mol ,即停留在“0刻度处，若甲中的A、B气体全部转化为 C,则气体物质的量变为 2 mol,则隔板K应停留在“洞位置，所以0 a 2 ；(2)假设甲中投入 2 mol

25、 A和1mol B ,乙中投入2 mol C达平衡时两容器内是等效的，即平衡时C的物质的量相等，然后再向乙容器中投入1 mol He ,由于是恒容容器，且He不参与反应，故乙平衡不移动，则甲、乙两容器中的若甲中A的转化率为b,则平衡时生成 C的物质的量为2 2b容器中C的物质的量也为2b,即C的转化率 2C的物质的量仍相等；2b,由于甲、乙完全等效，则乙1 bo14.如右图所示，常温，U形管内盛有100mL的某种溶液，请按要求回答下列问题。(1)若所盛溶液为 CuSQ溶液，打开K2,合并K1,则:A为 极，B极的电极反应式为。反应过程中，溶液中 SQ=和OH离子向极(A或B)移动。(2)若所盛溶液为滴有酚配的NaCl溶液，打开Ki,合并K2,则:A电极可观察到的现象是 。电解过程总反应的化学方程式是 反应一段时间后打开 K2,若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积(折算成标准状况)为11.2mL,将溶液充分混合，溶液的 pH为。向电解后的电解质溶液中加入或通入 (填试剂名称)，能使溶液复原。【答案】负 Ci2+2e-=Cu A产生气泡,电解电极附近溶液变红2NaCl+2H2O =2NaOH+H2f +C2T 12 氯化氢【解析】【详解】(1)该装置是原电池，锌作负极，碳作正极，正极上铜离子得电子生成铜发生氧化反应， 电极反应式为Cu2