高考化学专题题库∶化学反应速率与化学平衡的综合题及答案

一、化学反应速率与化学平衡

1．硫代硫酸钠(Na2S2O3)是一种解毒药，用于氟化物、砷、汞、铅、锡、碘等中毒，临床常用于治疗荨麻疹，皮肤瘙痒等病症.硫代硫酸钠在中性或碱性环境中稳定，在酸性溶液中分解产生S和SO2

实验I：Na2S2O3的制备。工业上可用反应：2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2制得，实验室模拟该工业过程的装置如图所示：

(1)仪器a的名称是_______，仪器b的名称是_______。b中利用质量分数为70%?80%的H2SO4溶液与Na2SO3固体反应制备SO2反应的化学方程式为_______。c中试剂为_______ (2)实验中要控制SO2的生成速率，可以采取的措施有_______ (写出一条) (3)为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入的SO2不能过量，原因是_______ 实验Ⅱ：探究Na2S2O3与金属阳离子的氧化还原反应。 资料：Fe3++3S2O32-?Fe(S2O3)33-(紫黑色) 装置 试剂X 实验现象 Fe2(SO4)3溶液 混合后溶液先变成紫黑色，30s后几乎变为无色

(4)根据上述实验现象，初步判断最终Fe3+被S2O32-还原为Fe2+，通过_______(填操作、试剂和现象)，进一步证实生成了Fe2+。从化学反应速率和平衡的角度解释实验Ⅱ的现象：_______

实验Ⅲ：标定Na2S2O3溶液的浓度

(5)称取一定质量的产品配制成硫代硫酸钠溶液，并用间接碘量法标定该溶液的浓度：用分析天平准确称取基准物质K2Cr2O7(摩尔质量为294g?mol-1)0.5880g。平均分成3份，分别放入3个锥形瓶中，加水配成溶液，并加入过量的KI并酸化，发生下列反应：6I-+Cr2O72-+14H+ = 3I2+2Cr3++7H2O，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na2S2O3溶液滴定，发生反应I2+2S2O32- = 2I- + S4O62-，三次消耗 Na2S2O3溶液的平均体积为25.00 mL，则所标定的硫代硫酸钠溶液的浓度为_______mol?L-1

【答案】分液漏斗 蒸馏烧瓶 H2SO4?Na2SO3=Na2SO4?H2O?SO2? 硫化钠和碳酸钠的混合液 调节酸的滴加速度 若 SO2过量，溶液显酸性．产物会发生分解 加入铁氰化钾溶液．产生蓝色沉淀 开始生成 Fe(S2O3)33-的反应速率快，氧化还原反应速率慢，但Fe3+与S2O32- 氧化还原反应的程度大，导致Fe3++3S2O32-?Fe(S2O3)33-(紫黑色)平衡向逆反应方向移动，最终溶液几乎变为无色 0.1600 【解析】 【分析】 【详解】

(1)a的名称即为分液漏斗，b的名称即为蒸馏烧瓶；b中是通过浓硫酸和Na2SO3反应生成SO2，所以方程式为：H2SO4?Na2SO3=Na2SO4?H2O?SO2?；c中是制备硫代硫酸钠的反应，SO2由装置b提供，所以c中试剂为硫化钠和碳酸钠的混合溶液； (2)从反应速率影响因素分析，控制SO2生成速率可以调节酸的滴加速度或者调节酸的浓度，或者改变反应温度；

(3)题干中指出，硫代硫酸钠在酸性溶液中会分解，如果通过量的SO2，会使溶液酸性增强，对制备产物不利，所以原因是：SO2过量，溶液显酸性，产物会发生分解； (4)检验Fe2+常用试剂是铁氰化钾，所以加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀即证明有Fe2+生成；解释原因时一定要注意题干要求，体现出反应速率和平衡两个角度，所以解释为：开始阶段，生成Fe(S2O3)3的反应速率快，氧化还原反应速率慢，所以有紫黑色出现，随着Fe3+的量逐渐增加，氧化还原反应的程度变大，导致平衡逆向移动，紫黑色逐渐消失，最终溶液几乎变为无色；

(5)间接碘量法滴定过程中涉及两个反应：①6I?Cr2O7?14H=3I2?2Cr2??2??2??3?3??7H2O；

②I2?2S2O3=2I?S4O6；反应①I-被氧化成I2，反应②中第一步所得的I2又被还原成I-，所以①与②电子转移数相同，那么滴定过程中消耗的Cr2O7得电子总数就与消耗的

2?S2O3失电子总数相同 ；在做计算时，不要忽略取的基准物质重铬酸钾分成了三份进行的

2?滴定。所以假设c(Na2S2O3)=a mol/L，列电子得失守恒式：?解得a=0.1600mol/L。

10.5880?6=a?0.025?1，

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2．研究+6价铬盐不同条件下微粒存在形式及氧化性，某小组同学进行如下实验：

已知：Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黄色)+2H+△H=+13.8kJ/mol，+6价铬盐在一定条件

下可被还原为Cr3+，Cr3+在水溶液中为绿色。

（1）试管c和b对比，推测试管c的现象是_____________________。

（2）试管a和b对比，a中溶液橙色加深。甲认为温度也会影响平衡的移动，橙色加深不一定是c(H+)增大影响的结果；乙认为橙色加深一定是c(H+)增大对平衡的影响。你认为是否需要再设计实验证明？__________（“是”或“否”），理由是____________________________________________________。

c(Cr2O72-)_____（选填“增大”，（3）对比试管a、b、c的实验现象，可知pH增大2-c(CrO4)“减小”，“不变”）；

（4）分析如图试管c继续滴加KI溶液、过量稀H2SO4的实验现象，说明+6价铬盐氧化性强弱为Cr2O72-__________CrO42-（填“大于”，“小于”，“不确定”）；写出此过程中氧化还原反应的离子方程式_________。

--（5）小组同学用电解法处理含Cr2O72废水，探究不同因素对含Cr2O72废水处理的影响，-结果如表所示（Cr2O72的起始浓度，体积、电压、电解时间均相同）。

实验 是否加入Fe2(SO4)3 是否加入H2SO4 电极材料 ⅰ 否 否 阴、阳极均为石墨 ⅱ 否 加入1mL 阴、阳极均为石墨 12.7 ⅲ 加入5g 加入1mL 阴、阳极均为石墨 20.8 ⅳ 否 加入1mL 阴极为石墨，阳极为铁 57.3 Cr2O72-的去除率/% 0.922 ①实验ⅱ中Cr2O72-放电的电极反应式是________________。

②实验ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的机理如图所示，结合此机理，解释实验iv中Cr2O72-去除率提高较多的原因_______________。

【答案】溶液变黄色 否 Cr2O72-(橙色)+H2O?CrO42-(黄色)+2H+正向是吸热反应，若因浓H2SO4溶于水而温度升高，平衡正向移动，溶液变为黄色。而实际的实验现象是溶液橙色加深，说明橙色加深就是增大c(H+)平衡逆向移动的结果 减小 大于 Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O 阳极Fe失电子生成Fe2+，Fe2+与

Cr2O72-在酸性条件下反应生成Fe3+，Fe3+在阴极得电子生成Fe2+，继续还原Cr2O72-，Fe2+循环利用提高了Cr2O72的去除率 【解析】 【分析】

根据平衡移动原理分析对比实验；注意从图中找出关键信息。 【详解】

（1）由Cr2O72-(橙色)+H2O

2CrO42-(黄色)+2H+及平衡移动原理可知，向重铬酸钾溶液

中加入氢氧化钠溶液后，可以减小溶液中的氢离子浓度，使上述平衡向正反应方向移动，因此，试管c和b（只加水，对比加水稀释引起的颜色变化）对比，试管c的现象是：溶液变为黄色。

（2）试管a和b对比，a中溶液橙色加深。甲认为温度也会影响平衡的移动，橙色加深不一定是c(H)增大影响的结果；乙认为橙色加深一定是c(H)增大对平衡的影响。我认为不需要再设计实验证明，故填否。理由是：Cr2O72-(橙色)+H2O?CrO42-(黄色)+2H+正向是吸热反应，浓H2SO4溶于水会放出大量的热量而使溶液的温度升高，上述平衡将正向移动，溶液会变为黄色。但是，实际的实验现象是溶液的橙色加深，说明上述平衡是向逆反应方向移动的，橙色加深只能是因为增大了c(H)的结果。

（3）对比试管a、b、c的实验现象，可知随着溶液的pH增大，上述平衡向正反应方向移

+

+

+

-

c(Cr2O72-)动，c(Cr2O7)减小，而c(CrO4) 增大，故减小。

c(CrO42-)2-2-（4）向试管c继续滴加KI溶液，溶液的颜色没有明显变化，但是，加入过量稀H2SO4后，溶液变为墨绿色，增大氢离子浓度，上述平衡向逆反应方向移动，CrO42-转化为Cr2O72-，Cr2O72-可以在酸性条件下将I-氧化，而在碱性条件下，CrO42-不能将I-氧化，说明+6价铬

--盐氧化性强弱为：Cr2O72大于CrO42；此过程中发生的氧化还原反应的离子方程式是

Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O。

（5）①实验ⅱ中，Cr2O72-在阴极上放电被还原为Cr3+，硫酸提供了酸性环境，其电极反应

--++

式是Cr2O72+6e+14H=2Cr3+7H2O。

②由实验ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的机理示意图可知，加入Fe2(SO4)3溶于水电离出Fe3+，在直流电的作用下，阳离子向阴极定向移动，故Fe3+更易在阴极上得到电子被还原为Fe2+，Fe2+在酸性条件下把Cr2O72还原为Cr3。如此循环往复，Fe3在阴极得电子生成Fe2，继续还原Cr2O72-，Fe2+循环利用提高了Cr2O72-的去除率。由此可知，实验iv中Cr2O72-去除率提高较

++-++

多的原因是：阳极Fe失电子生成Fe2，Fe2与Cr2O72在酸性条件下反应生成Fe3，Fe3在阴

-+

+

+

极得电子生成Fe2，继续还原Cr2O72，故在阴阳两极附近均在大量的Fe2，Fe2循环利用提高了Cr2O72的去除率。 【点睛】

本题中有很多解题的关键信息是以图片给出的，要求我们要有较强的读图能力，能从图中找出解题所需要的关键信息，并加以适当处理，结合所学的知识解决新问题。

-

+-++

3．化学学习小组进行如下实验。

[探究反应速率的影响因素]设计了如下的方案并记录实验结果(忽略溶液混合体积变化)。限