（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(jiàn)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(shuō)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(shuō)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(guò)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(shuō)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(wèn)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(guò)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(wú)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_(kāi)_______(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_(kāi)_______。 (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_(kāi)_______(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(wú)論是從正反應(yīng)方向開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)方向開(kāi)始，最終x(HI)均為0.784，說(shuō)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(guò)測(cè)定產(chǎn)生相同體積氣體所用時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)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_(kāi)_________________________；支持這一方案的理由是____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)已知過(guò)氧化氫還是一種極弱的二元酸：H2O2H＋＋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_(kāi)_______(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)H2O2H＋＋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(wú)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(kāi)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(wú) 1.4 2 20.0 m 10.0 10.0 n 無(wú) 2.8 3 10.0 20.0 10.0 20.0 20.0 無(wú) 2.8 4 20.0 0 10.0 10.0 40.0 無(wú) t 5 20.0 10.0 10.0 20.0 20.0 5滴 Fe2(SO4)3 0.6 回答下列問(wèn)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(kāi)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_(kāi)______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(guò)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(guò)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(wèn)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(huà)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(xiàn)圖，并標(biāo)明各條曲線(xiàn)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：