2024届高三化学一轮复习(小题训练)-影响化学平衡的因素
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学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.已建立平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述正确的是( )
①生成物的体积分数一定增大②生成物的产量一定增加③反应物的转化率一定增大④反应物浓度一定降低⑤逆反应速率一定降低⑥使用合适的催化剂
A.② B.①②③ C.②③④ D.④
2.利用催化加氢生成,可实现资源化,其主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
在恒压、反应物起始物质的量比条件下,平衡时,CO、和物质的量分数随温度变化如图所示,下列有关说法正确的是
A.
B.曲线a表示的物质的量分数随温度的变化
C.在不改变反应时间和温度条件下,增大压强,反应Ⅱ的平衡不移动
D.在240~270℃内,温度改变对反应Ⅰ和反应Ⅱ平衡影响相反,且影响程度相近
3.在含有酚酞的0.1mol/L氨水(存在NH3·H2ONH+OH-)中加入少量NH4Cl晶体,则溶液颜色
A.变蓝色 B.变深 C.变浅 D.不变
4.下列叙述中正确的是
A.升温或加压均能提高反应体系内活化分子的百分数
B.恒温恒容H2(g)+I2(g)2HI(g)平衡体系中充入气体H2或He均可提高I2的转化率
C.明矾净水、纯碱去油污和NH4Cl作焊药去除铁锈,均运用了盐类水解原理
D.用惰性电极电解熔融态的NaCl、AlCl3、MgCl2,均可冶炼制取Na、A1、Mg
5.已知:,向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应,时达到平衡状态1,在时改变某一条件,时重新达到平衡状态Ⅱ,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.容器内压强不变,表明反应达到平衡
B.时改变的条件:向容器中加入A
C.平衡时A的体积分数:
D.平衡常数:
6.一定温度下,反应MgCl2(l)Mg(l)+Cl2(g)达到平衡时,下列说法不正确的是
A.恒容装置中,若Cl2(g)浓度不再改变,则该反应达到平衡状态
B.恒压装置中,若减小装置体积为原来的一半,与原平衡相比,Cl2(g)的浓度不变
C.及时移除反应体系中的Mg(l),可以增大MgCl2(l)的转化率
D.温度升高可以增大MgCl2(l)的转化率
7.已知反应N2O4(g)2NO2(g) △H=+57kJ/mol,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.A、C两点气体的平均相对分子质量:A>C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.由状态B到状态A,可以用加热的方法
D.A、C两点的反应速率:A>C
8.对于密闭容器中进行的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),达到平衡时,若温度保持不变,增加N2的浓度,则
A.正、逆反应速率同时增大 B.逆反应速率先减小
C.化学平衡逆向移动 D.化学平衡正向移动
9.恒温下,反应aX(g) bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1 mol·L-1增大到0.17 mol·L−1,下列判断正确的是
A.a>b+c B.a<b+c C.a=b+c D.a=b=c
10.下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是
A.向水溶液中加入NaOH有利于数目增多
B.双氧水在二氧化锰催化作用下制取氧气
C.溶液中加入少量KSCN固体后颜色变深
D.石蕊遇酸显红色
11.对可逆反应2A(s)+3B(g)⇌C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是
①增加A的量,平衡向逆反应方向移动
②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v(正)减小
③压强增大一倍,平衡不移动,v(正)、v(逆)不变
④加入催化剂,B的转化率提高
⑤增大B的浓度, 平衡向正反应方向移动,v(正)、v(逆)都增大
A.③ B.⑤ C.①② D.④⑤
12.密闭容器中的反应aM(g)bN(g)+cP(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器体积扩大到原来的两倍,达到新的平衡时,N的浓度变为原来的70%,以下判断正确的是
A.M的转化率减小 B.P的物质的量增多
C.化学计量数:a>b+c D.平衡向逆反应方向移动
13.可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 达到平衡状态时,保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2,设K为平衡常数,Q为浓度商,下列说法正确的是
A.Q变小,K不变,O2转化率减小 B.Q不变,K变大,SO2转化率减小
C.Q增大,K不变,SO2转化率增大 D.Q不变,K变大,O2转化率增大
14.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.加水稀释0.1 mol∙L−1CH3COOH溶液,其电离程度增大
B.NO2和N2O4的混合气体升温后红棕色加深
C.SO2催化氧化成SO3的反应,往往需要使用催化剂
D.向水中加入少量NaOH(s)后恢复至常温,溶液的pH增大
15.在水溶液中,物质R容易发生二聚反应:。不同温度(T)下,R溶于水所得溶液中R的浓度(mol/L)与时间的关系如图,下列说法不正确的是
A. B.
C. D.c点时,的浓度为0.65 mol/L
二、实验题
工业上H2O2是一种重要的绿色氧化还原试剂,某小组对的催化分解实验进行探究。回答下列问题:
16.在同浓度Fe3+的催化下,探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。实验装置如图所示:
①写出H2O2溶液在Fe3+催化下分解的化学方程式________________;
②请写出下面表格中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的实验记录内容或数据:
实验序号
0.1 mol/L硫酸铁溶液的体积/mL
30% H2O2溶液的体积/mL
蒸馏水的体积/mL
时间/s
O2的体积/
1
Ⅰ
b
c
d
e
2
a
c
Ⅱ
d
f
Ⅰ=__________,Ⅱ=___________。
17.利用图1和图2中的信息,按图3装置(连通的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验,可观察到A瓶中气体颜色比B瓶中的________(填“深”或“浅”),其原因是________________。
18.该小组预测同为第四周期Ⅷ族的Fe、Co、Ni可能有相似的催化作用,查阅资料:(其中Co、Ni均为+2价)也可用作H2O2分解的催化剂,具有较高的活性。如图表示两种不同方法制得的催化剂在10℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线。由图中信息可知__________法制取得到的催化剂活性更高,推测Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是__________.
19.为验证氧化性Cl2>Fe3+>SO2,某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已省略,气密性已检验)。
实验过程:
I. 打开弹簧夹K1~K4, 通入一段时间N2, 再将T型导管插入B中,继续通入N2,然后关闭K1、K3、K4。
II.打开活塞a,滴加一定量的浓盐酸,给A加热。
III.当B中溶液变黄时,停止加热,夹紧弹簧夹K2。
IV.打开活塞b,使约2 mL的溶液流入D试管中,检验其中的离子。
V.打开弹簧夹K3、活塞c,加入70%的硫酸,一段时间后夹紧弹簧夹K3。
VI.更新试管D,重复过程IV,检验B溶液中的离子。
VII.实验结束后,打开弹簧夹K1~K4,再通入一段时间N2,然后拆卸,洗涤,整理仪器。
(1)过程I的目的是___________。
(2)棉花中浸润的溶液为___________,过程VII的目的是___________。
(3)C中发生反应的化学方程式为___________。
(4)用70%的硫酸制取SO2,反应速率比用98%的硫酸快,原因是___________。
(5)甲、乙、两三位同学分别完成了上述实验,结论如下表所示。他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2>Fe3+>SO2的是___________(填“甲”、“乙”、“丙”)。
过程IV中B溶液中含有的离子
过程VI中B溶液中含有的离子
甲
有Fe3+无Fe2+
有
乙
既有Fe3+又有Fe2+
有
丙
有Fe3+无Fe2+
有Fe2+
(6)进行实验过程V时,B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色,停止通气,放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。
查阅资料:Fe2+(aq)+(aq)FeSO3(s)(墨绿色)
提出假设:FeCl3与SO2的反应经历了中间产物FeSO3,溶液的红棕色是FeSO3 (墨绿色)与FeCl3(黄色)的混合色。
某同学设计如下实验,证实该假设成立:
①溶液E和F分别为___________、___________。
②请用化学平衡原理解释步骤3中溶液由红棕色变为浅绿色的原因___________。
20.已知2NO2(g)N2O4(g)ΔH(298K)=-52.7kJ·mol-1,某课外活动小组为了探究温度和压强对化学平衡的影响,做了如下两组实验:
Ⅰ.该小组的同学取了两个烧瓶A和B,分别加入相同浓度的NO2与N2O4的混合气体,中间用夹子夹紧,并将A和B浸入到已盛有水的两个烧杯中(如图所示),然后分别向两个烧杯中加入浓硫酸和NH4NO3固体。
请回答:
(1)A中的现象_____________,B中的现象_______________________;
(2)由此可知,降低温度,该化学平衡向_____(填“正”或“逆”)反应方向移动;
(3)该化学反应的浓度平衡常数表达式为___________,升高温度,该反应中NO2的转化率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
Ⅱ.在三支容积均为30cm3针筒中分别抽入10cm3NO2气体,将针筒前端封闭。
(4)将第二支针筒活塞迅速推至5cm3处,此时气体的颜色变深,一段时间后气体颜色又变浅了,但仍比第一支针筒气体的颜色深。
①推进针筒后颜色变深的原因是_________________________;
②一段时间后气体颜色又变浅的原因是__________________________;
③由此实验得出的结论是___________________。
(5)将第三支针筒活塞拉至20cm3处,该同学观察到的现象是________________;在此过程中,该反应的化学平衡常数将________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),NO2的转化率将____。
21.实验小组同学为探究Fe2+性质,进行如下实验。
【实验Ⅰ】向2mL溶液滴中几滴KSCN溶液,无明显现象,再滴加几滴3%溶液(用酸化至),溶液颜色变红。
(1)甲同学通过上述实验分析具有_______(填“氧化”或“还原”)性。
乙同学查阅资料发现与可发生反应,生成无色的配合物。为证实该性质,利用进行如下实验。
(2)的制备:用过量溶液与溶液反应得到,离子方程式为_______。
【实验Ⅱ】验证与发生反应
(3)实验b的目的是_______。
(4)从沉淀溶解平衡角度解释实验a和b最终溶液颜色不同的原因是_______。
丙同学设计实验进一步证明可与反应。
【实验Ⅲ】
(5)上述实验中,d为c的对照实验。
①X为_______。
②实验能够证实可与反应,则应观察到的现象是_______。
(6)实验Ⅲ中若未加适量水稀释,则无法通过现象得出结论。推测加水稀释的目的可能有:使后续实验颜色变化易于观察;降低,_______。
22.某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验:
实验Ⅰ:将Fe3+转化为Fe2+
(1)Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为______________________________。
(2)探究白色沉淀产生的原因,请填写实验方案:
实验方案
现象
结论
步骤1:取4mL_______mol/LCuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液
产生白色沉淀
CuSO4与KSCN反应产生了白色沉淀
步骤2:取_____________________________
无明显现象
查阅资料:ⅰ.SCN-的化学性质与I-相似ⅱ.2Cu2++4I-=2CuI↓+I2
Cu2+与SCN-反应的离子方程式为_____________________________________。
实验Ⅱ:将Fe2+转化为Fe3+
实验方案
现象
向3mL0.1mol/LFeSO4溶液中加入1mL8mol/L稀硝酸
溶液变为棕色,放置一段时间后,棕色消失,溶液变为黄色
探究上述现象出现的原因:
查阅资料:Fe2++NOFe(NO)2+(棕色),3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2¯(蓝色)
(3)用离子方程式解释NO产生的原因_________________________________。
(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析:
反应Ⅰ:Fe2+与HNO3反应;反应Ⅱ:Fe2+与NO反应
①依据实验现象,甲认为反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ__________(填“快”或“慢”)。
②乙认为反应Ⅰ是一个不可逆反应,并通过实验证明其猜测正确,乙设计的实验方案是__________________________________________________________________________。
③已知:在一个已经达到平衡的可逆反应中,如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强,以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。如:当增加反应物的浓度时,平衡要向正反应方向移动,平衡的移动使得增加的反应物浓度又会逐步减少。
请用上述原理解释溶液由棕色变为黄色的原因________________________________。
参考答案:
1.A
【详解】①平衡向正反应方向移动,生成物的物质的量增大,但质量分数不一定增大,如二氧化硫和氧气的反应,增大氧气的量很多时,生成三氧化硫质量分数可能减小,①错误;
②平衡向正反应移动,生成物的产量一定增加,②正确;
③增大某一反应的浓度,平衡向正反应移动,其它反应物的转化率增大,自身转化率降低,③错误;
④增大某一反应的浓度,平衡向正反应移动,其它反应物的转化率增大,浓度降低,自身增大,④错误;
⑤平衡向正反应移动,正反应速率一定大于逆反应速率,但逆反应速率不一定降低,也可能是正反应速率增大,或者同时增大,⑤错误;
⑥加入催化剂,正逆反应速率同等程度增大,平衡不移动,⑥错误。
综上所述②正确,故答案为:A。
2.D
【详解】A.反应II=反应I-反应III,根据盖斯定律可得,ΔH2=ΔH1-ΔH3=-48.2kJ⋅mol-1-(-90.7kJ⋅mol-1)=42.5kJ⋅mol-1,A错误;
B.反应I和反应III均为放热反应,反应II为吸热反应,升高温度,反应I和反应III平衡逆向移动,CH3OH的物质的量分数减小,故曲线a表示CH3OH的物质的量分数随温度的变化,且这两个平衡中CO2和CO的物质的量均增大,但是升高温度,反应II的平衡正向移动,这个平衡中CO2的物质的量减小,CO的物质的量增大,综合分析可知:曲线b表示CO2的物质的量分数随温度的变化,曲线c表示CO的物质的量分数随温度的变化;B错误;
C.在不改变反应时间和温度条件下,增大压强,反应I和反应III平衡正向移动,体系中CO2、H2、CO的浓度减小,H2O的浓度增大,则反应II的原来的平衡被破坏,要通过平衡移动来达到新的平衡,C错误;
D.在240~270℃内,升高温度,反应I的平衡逆向移动,此平衡中CO2的物质的量增大,反应II的平衡正向移动,此平衡中CO2的物质的量减小,如图所示,温度升高,曲线b代表的CO2的物质的量分数变化不大,故在240~270℃内,温度改变对反应Ⅰ和反应Ⅱ平衡影响相反,且影响程度相近,D正确;
故选D。
3.C
【详解】加入的NH4Cl晶体溶解后,使溶液中NH的浓度增大,平衡逆向移动,OH-浓度变小,溶液碱性减弱,所以溶液的红色变浅。
答案为C。
4.C
【详解】A.加压不能增加单位体积内活化分子的百分数,只能增加单位体积内活化分子数,A错误;
B.恒温恒容条件下,向H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)平衡体系中充入He气体,压强增大,但浓度不变,平衡不移动,不可提高I2的转化率,B错误;
C.铝离子水解生成胶体可净化水;纯碱水解显碱性,可促进油污的水解;NH4Cl溶液水解显酸性,铁锈能与氢离子反应促进氯化铵的水解,都与盐类的水解有关,C正确;
D.氯化铝、SiCl4都是共价化合物,熔融状态不能导电,不能通过电解熔融态的AlCl3,冶炼制取Al,D错误;
答案选C。
5.C
【详解】A.根据反应可知,该反应前后气体的物质的量保持不变,恒容密闭容器气体压强始终保持不变,故容器内压强不变,不能说明反应达到平衡,A错误;
B.由图象可知,时改变的条件后正反应速率没有发生突然增大,而是逐渐增大,故改变的条件是增大了生成物的浓度,故不是向容器中加入A而是C,B错误;
C.由B项分析可知,t2时刻改变的条件是增大生成物浓度,化学平衡逆向移动,故平衡时A的体积分数:,C正确;
D.化学平衡常数仅仅是温度的函数,且t2时刻并未改变温度,故平衡常数:,D错误;
故答案为:C。
6.C
【详解】A.恒容装置中,Cl2(g)浓度不变,说明氯气的物质的量不变,反应达到平衡状态,A项正确;
B.该反应的平衡常数表达式为K=c(Cl2),恒压装置中,若减小装置体积为原来的一半,温度不变,K不变,则Cl2(g)的浓度不变,B项正确;
C.及时移除反应体系中的Mg(l),平衡不移动,MgCl2(l)的转化率不变,C项错误;
D.该反应为分解反应,是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,故温度升高可以增大MgCl2(l)的转化率,D项正确;
答案选C。
7.C
【分析】该反应是一个反应前后气体计量数增大的吸热反应,升高温度平衡正向移动,二氧化氮含量增大;增大压强,平衡逆向移动,二氧化氮含量减小,根据图中数据知,相同温度时,二氧化氮含量越大压强越小,所以P1<P2;相同压强时,温度越高二氧化氮含量越大,所以T2>T1。
【详解】A.反应前后气体总质量不变,混合气体的物质的量越大,其相对分子质量越小,混合气体中二氧化氮含量越大混合气体相对分子质量越小,A点二氧化氮含量大于C点,则相对分子质量A<C,A错误;
B.二氧化氮浓度越大混合气体颜色越深,AC温度相同,压强P1<P2,则容器体积A>C,所以A点浓度小于C点,则A点颜色浅、C点颜色深,B错误;
C.A、B是等压条件下,且温度T2>T1,所以由状态B到状态A,可以用加热的方法实现,C正确;
D.相同温度下,压强越大反应速率越大,AC温度相同,压强P1<P2,所以反应速率A点小于C点,D错误;
故答案选C。
8.D
【详解】A.在温度和其他条件不变时,增大N2的浓度,正反应速率瞬间增大,但此时逆反应速率不变,故A错误;
B.开始,逆反应速率不变,随着反应的进行,NH3的浓度逐渐增大,逆反应速率逐渐增大(如图所示),故B错误;
C.增加N2的浓度时,正反应速率瞬时增大,逆反应速率瞬时不变,即v正>v逆,平衡正向移动,故C项错误;
D.增加N2的浓度时,正反应速率瞬时增大,逆反应速率瞬时不变,即v正>v逆,平衡正向移动,D项正确;
故选D。
9.A
【详解】平衡后,把容器体积压缩到原来的一半,若平衡不移动,X的浓度由0.1 mol·L-1变为0.2 mol·L-1,而达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1 mol·L-1增大到0.17mol·L-1,可知体积减小、压强增大,平衡正向移动,该反应为气体体积减小的反应,即a>b+c,故选A。
10.B
【详解】A.电离:、,加入NaOH消耗氢离子,平衡正向移动,S2-数目增加,A不符合题意;
B.双氧水在二氧化锰催化作用下发生分解,催化剂可以加快反应速率,但不能影响平衡,B符合题意;
C.,加入SCN-,平衡逆向移动,C不符合题意;
D.在石蕊溶液中存在着电离平衡:,遇酸时平衡向分子(红色)化的方向移动,遇碱平衡向离子(蓝色)化的方向移动,所以遇酸变红,D不符合题意;
故选B。
11.B
【详解】①A是固体,增加A的量,平衡不移动,①错误;
②该反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,v(正)增大,②错误;
③该反应是气体体积不变的反应,增大压强,平衡不移动,v(正)、v(逆)增大,③错误;
④加入催化剂,平衡不移动,B的转化率不变,④错误;
⑤增大B的浓度,平衡向正反应方向移动,v(正)、v(逆)增大,⑤正确;
综上所述,正确的是⑤,故选B。
12.B
【分析】在密闭容器中的反应aM(g)bN(g)+cP(g),当达到平衡后,保持温度不变,将容器体积扩大到原来的两倍,若平衡不发生移动,则N的浓度应该为原来的50%。实际上达到新的平衡时,N的浓度变为原来的70%,说明扩大容器的容积使体系的压强减小后,化学平衡正向移动,然后逐项分析解答。
【详解】A.扩大体系的体积使压强减小后,化学平衡正向移动,导致反应物M的转化率增大, A错误;
B.化学平衡正向移动,导致生成物P的物质的量增多,B正确;
C.减小压强化学平衡正向移动,说明正反应方向为气体体积增大的反应,所以a D.扩大体系的体积使压强减小后,N的浓度由原来的50%变为70%,证明减小压强后化学平衡向正反应方向移动,D错误;
故合理选项是B。
13.A
【详解】浓度商Q=,容器容积不变,向容器中充入一定量的O2,分母变大,所以浓度商Q减小;
当可逆反应2SO2(g)+O22SO3(g)达到平衡状态后,保持温度,则平衡常数K不变;
加入一定量的O2,平衡正向移动,促进了SO2的转化,但是氧气自身的转化率降低;
故选A;
14.C
【详解】A.加水稀释0.1 mol∙L−1CH3COOH溶液,平衡正向移动,醋酸又电离,因此醋酸电离程度增大,能用勒夏特列原理解释,故A不符合题意;
B.2NO2 N2O4 是吸热反应,NO2和N2O4的混合气体升温,平衡逆向移动,气体红棕色加深,能用勒夏特列原理解释,故B不符合题意;
C.SO2催化氧化成SO3的反应,往往需要使用催化剂,反应速率加快,平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,故C符合题意;
D.向水中加入少量NaOH(s)后恢复至常温,氢氧根浓度增大,抑制水的电离,溶液的pH增大,能用勒夏特列原理解释,故D不符合题意。
综上所述,答案为C。
15.C
【详解】A.在T2下先到平衡,说明其温度高,A正确;
B.随着反应进行,物质的浓度逐渐减小,反应速率减慢,B正确;
C.c点时温度高,但浓度小,故ac点的速率不能进行比较,C错误;
D. ,D正确;
故选C。
16. 2H2O22H2O+O2↑ a b 17. 浅 过氧化氢分解为放热反应,B中温度升高,且2NO2N2O4为放热反应,升高温度平衡逆向移动,导致B中NO2气体浓度增大,混合气体颜色加深 18. 微波水热 Co2+
【解析】16.①H2O2溶液在Fe3+催化下分解产生H2O、O2,分解反应的化学方程式为:2H2O22H2O+O2↑;
②由控制变量法可知:探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响,应该只有过氧化氢的体积不同,溶液的总体积相同,则I=a;II=b;
17.由图可知:过氧化氢分解为放热反应,导致B中气体温度升高,且2NO2N2O4为放热反应,升高温度是化学平衡逆向移动,B中混合气体中NO2浓度增大,因而颜色加深,因此可观察到A瓶中气体颜色比B瓶中的浅,其原因是过氧化氢分解为放热反应,B中温度升高,且2NO2N2O4为放热反应,升高温度平衡逆向移动,B中颜色加深;
18.由图示可知:微波水热法对应的分解初始速率大,且随x值越大,过氧化氢的分解速率越大,而x增大,Co2+的比例增大,则由图中信息可知微波水热法制取得到的催化剂活性更高,推测Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是Co2+。
19.(1)排除装置中的空气,防止干扰实验
(2) NaOH溶液 排出装置内残留的Cl2或SO2,使其被NaOH溶液吸收,防止对实验人员生命安全造成危险,并防止污染空气
(3)H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+H2O+SO2↑
(4)70%的硫酸中的H+的浓度比98%的硫酸中的H+的浓度大
(5)乙、丙
(6) Na2SO3 FeCl3 Fe3+消耗,c()减小,使平衡Fe2+ (aq) +(aq)FeSO3(s )逆向移动,溶液颜色由红棕色变为浅绿色。
【分析】空气中的氧气也能氧化Fe2+为Fe3+,所以先通入氮气可以排除装置中的空气,防止干扰实验;A装置中MnO2与浓盐酸混合加热制取Cl2,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;Cl2具有氧化性,会将B中Fe2+氧化为Fe3+,可用KSCN溶液检验Fe3+,现象是溶液变为血红色;当打开弹簧夹K3、活塞c,加入70%的硫酸,H2SO4与Na2SO3溶液反应产生SO2气体,SO2与FeCl3发生氧化还原反应SO2+2FeCl3+2H2O=H2SO4+FeCl2+2HCl,根据Fe2+与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀检验Fe2+的存在。氯气有毒,不能排放到空气中污染空气,所以用沾有NaOH溶液的棉花堵塞T型导管,防止氯气逸出,实验结束后,打开弹簧夹K1~K4,再通入一段时间N2,驱赶装置中的Cl2、SO2,使其被NaOH溶液吸收,然后拆卸,洗涤,整理仪器。
(1)
打开弹簧夹K1~K4, 通入一段时间N2, 再将T型导管插入B中,继续通入N2,然后关闭K1、K3、K4,目的是排出装置中的氧气,防止对实验结果造成干扰;
(2)
棉花中浸有NaOH溶液,吸收多余Cl2、SO2,防止污染空气;
过程VII的目的是排出装置内残留的Cl2或SO2,使其被NaOH溶液吸收,防止对实验人员生命安全造成危险,并防止污染空气;
(3)
在C中H2SO4与Na2SO3发生复分解反应,产生Na2SO4、H2O、SO2,该反应的化学方程式为:H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+H2O+SO2↑;
(4)
98%的浓硫酸主要以H2SO4分子形式存在,而70%的硫酸中含有较多的H+,所以使用70%的硫酸制取SO2气体,反应速率比用98%的浓硫酸快;
(5)
甲的结论:IV中B溶液含有Fe3+,说明氧化性:Cl2>Fe3+,VI中B溶液含有;若B溶液中Cl2有剩余,则Cl2会氧化SO2生成,不能判断氧化性Fe3+>SO2;
乙的结论:IV中B溶液含有Fe3+和Fe2+,说明氧化性:Cl2>Fe3+,且Cl2不足,所以VI中B溶液含有,则一定是Fe3+氧化SO2生成,所以判断氧化性Fe3+>SO2,因此可得氧化性Cl2>Fe3+>SO2的结论;
丙的结论:IV中B溶液含有Fe3+,说明氧化性:Cl2>Fe3+;VI中B溶液含有Fe2+,若是Cl2氧化SO2,不会有Fe2+生成,说明Fe3+与SO2发生氧化还原反应,Fe3+被还原为Fe2+,所以氧化性:Fe3+>SO2,因此可得氧化性:Cl2>Fe3+>SO2的结论,所以能够证明氧化性Cl2>Fe3+>SO2的结论的是乙、丙;
(6)
①实验中溶液显墨绿色,说明平衡向正反应方向移动,所以加入的应该是Na2SO3(或可溶性亚硫酸盐);而步骤2中溶液显红棕色,说明加入的应该是FeCl3;
②由于Fe3+消耗,使溶液中c()减小,导致化学平衡Fe2+ (aq) +(aq)FeSO3(s )逆向移动,溶液颜色由红棕色变为浅绿色。
20.(1) 气体颜色加深 气体颜色变浅
(2)正
(3) 减小
(4) 气体的体积减小,NO2浓度增大,气体的颜色加深 增大压强,减小气体的体积,平衡向正反应方向移动 增大压强,化学平衡向气态物质系数减小的方向移动
(5) 气体的颜色先变浅,一段时间后又变深,但仍比第一支针筒气体的颜色浅 不变 减小
【详解】(1)A中温度升高,平衡逆移,生成更多的二氧化氮气体,因此A中的颜色加深。而B中则刚好相反。
(2)降低温度,平衡向放热反应的方向移动。
(3)平衡常数表达式。升高温度,平衡逆移,故NO2的转化率变小。
(4)①推进针筒,使得气体体积减少,浓度增大,因此颜色加深。
②一段时间后,由于压强增大,平衡正移,因此颜色会变浅。
③此实验中主要是对压强的改变,因此可以得出的结论即为压强对平衡移动的影响。
(5)第三支针筒活塞快速拉至20cm3处,则此时体积增大,浓度减小,颜色变浅;而体积增大,压强减小,平衡逆移,故一段时间后,气体的颜色加深,且NO2的转化率变小。而对于平衡常数则不变。
21.(1)还原
(2)Fe2++2=FeCO3↓+H2O+CO2↑
(3)通过实验b排除了FeCO3溶解产生的Fe2+对实验的影响
(4)SCN-与FeCO3溶解电离产生的Fe2+结合,沉淀溶液平衡正向移动,溶液中的Fe2+(包括Fe2+与SCN-生成物)浓度增大,与酸性H2O2反应产生的Fe3+增大,Fe3+与SCN-生成物浓度增大,溶液红色加深
(5) H2SO4 实验后,d试管溶液颜色比C试管略深
(6)使Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3平衡逆向移动
【详解】(1)向2 mL0.1 mol•L-1FeSO4溶液中滴加几滴0.1 mol•L-1KSCN溶液,无明显现象,再滴加几滴3%H2O2溶液(用H2SO4酸化至pH=1),溶液颜色变红,说明Fe2+能够被酸性H2O2溶液氧化为Fe3+,Fe3+遇SCN-溶液变为血红色,这证明Fe2+具有还原性,故答案为:还原;
(2)用过量NH4HCO3溶液与FeSO4溶液反应得到FeCO3,同时反应产生(NH4)2SO4、H2O、CO2,该反应的离子方程式为:Fe2++2=FeCO3↓+H2O+CO2↑,故答案为:Fe2++2 =FeCO3↓+H2O+CO2↑;
(3)通过对实验进行对比可知:实验b排除了加水稀释对沉淀溶解平衡移动的影响,故答案为:通过实验b排除了FeCO3溶解产生的Fe2+对实验的影响;
(4)FeCO3是难溶性物质,在溶液中存在沉淀溶解平衡:FeCO3(s)⇌Fe2+(aq)+CO32-(aq),溶液中含有Fe2+浓度较小,向其中滴加酸性H2O2,发生反应2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O,反应产生的Fe3+浓度较小,因此加入KSCN溶液时,发生反应Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3,溶液变为浅红色,而向FeCO3沉淀中加入等体积4 mol/LKSCN溶液,FeCO3溶解电离产生的Fe2+与SCN-结合,使FeCO3溶解电离程度增大,溶液中Fe2+及Fe2+与SCN-结合物与酸性H2O2反应产生的Fe3+浓度较大,溶液中Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3平衡正向移动,c[Fe(SCN)3]增大,因而溶液红色比实验b加深,故答案为:SCN-与FeCO3溶解电离产生的Fe2+结合,沉淀溶液平衡正向移动,溶液中的Fe2+(包括Fe2+与SCN-生成物)浓度增大,与酸性H2O2反应产生的Fe3+增大,Fe3+与SCN-生成物浓度增大,溶液红色加深;
(5)①因为要探究Fe2+与SCN-的反应,对照实验也应该加入相同阴离子()的溶液,因此X为H2SO4,故答案为:H2SO4;
②Fe2+与SCN-反应,降低了溶液中c(SCN-),使Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3平衡逆向移动,溶液中c[Fe(SCN)3]减小,因而应该观察到的实验现象是实验后,d试管溶液颜色比C试管略深,故答案为:实验后,d试管溶液颜色比C试管略深;
(6)加水稀释的目的可能有:使后续实验颜色变化易于观察;降低c(Fe3+),使Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3平衡逆向移动,溶液中c[Fe(SCN)3]减小,因而溶液红色变浅,故答案为:使Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3平衡逆向移动。
22.(1)Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
(2) 0.1 取4mL0.2mol/LFeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液 2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+(SCN)2
(3)3Fe2++4H++=3Fe3++NO↑+2H2O
(4) 慢 取反应后的黄色溶液于试管中,向其中加入几滴K3Fe(CN)6溶液,无明显变化,说明反应Ⅰ是不可逆反应 Fe2+被HNO3氧化,导致Fe2+浓度降低,使平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移动,最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+,溶液由棕色变为黄色。
【详解】(1)Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+。
(2)由上面实验可知,过量的铜粉与4mL0.1mol/LFe2(SO4)3充分反应后,溶液中c(CuSO4)=0.1mol/L,c(FeSO4)=0.2mol/L。欲探究白色沉淀产生的原因,根据控制变量法可以设计如下实验方案:
实验方案
现象
结论
步骤1:取4mL0.1mol/LCuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液
产生白色沉淀
CuSO4与KSCN反应产生了白色沉淀
步骤2:取4mL0.2mol/LFeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液
无明显现象
由资料中信息可知,Cu2+与SCN-反应的离子方程式为2Cu2++4SCN-=2CuSCN↓+(SCN)2。
实验Ⅱ:向硫酸亚铁溶液中加入稀硝酸后,可以将Fe2+氧化为Fe3+,硝酸被还原为NO,根据信息,NO可与Fe2+反应生成棕色的离子Fe(NO)2+,所以溶液变为棕色,随着溶液中亚铁离子不断被氧化为铁离子,溶液由棕色逐渐变为黄色。
(3)用离子方程式解释NO产生的原因3Fe2++4H++=3Fe3++NO↑+2H2O。
(4)①依据实验现象,先看到溶液变为棕色,所以甲认为反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ慢。
②根据上面资料可知,要证明反应Ⅰ是不可逆反应,只需检验最后的溶液中是否有Fe2+,所以可以设计如下实验方案:取反应后的黄色溶液于试管中,向其中加入几滴K3Fe(CN)6溶液(溶液不变蓝即可证明反应I是不可逆反应)。
③溶液由棕色变为黄色的原因:Fe2+被HNO3氧化,导致Fe2+浓度降低,使平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移动,最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+,溶液由棕色变为黄色。
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