题目内容

已知：将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合，无反应发生。若再加入双氧水，将发生反应：H2O2+2H++2I—→2H2O+I2，且生成的I2立即与试剂X反应而被消耗。一段时间后，试剂X将被反应生成的I2完全消耗。由于溶液中的I—继续被H2O2氧化，生成的I2与淀粉作用，溶液立即变蓝。因此，根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间，即可推算反应H2O2+2H++2I—→2H2O+I2的反应速率。
下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录（各实验均在室温条件下进行）：

编号
往烧杯中加入的试剂及其用量（mL）
催化剂
开始变蓝时间（min）
0.1 mol·Lˉ1
KI溶液
H2O
0.01 mol·Lˉ1
X溶液
0.1 mol·Lˉ1
双氧水
1 mol·Lˉ1
稀盐酸
1
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
无
1.4
2
20.0
m
10.0
10.0
n
无
2.8
3
10.0
20.0
10.0
20.0
20.0
无
2.8
4
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
5滴Fe2(SO4)3
0.6
 
（1）已知：实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I—→2H2O+I2反应速率的影响。实验2中m=            ，n=              。
（2）已知，I2与X反应时，两者物质的量之比为1∶2。按面表格中的X和KI的加入量，加入V（H2O2）>________，才确保看到蓝色。
（3）实验1，浓度c(X)~ t的变化曲线如图，若保持其它条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出实验3、实验4，c(X)~ t的变化曲线图（进行相应的标注）。

（4）实验3表明：硫酸铁能提高反应速率。催化剂能加快反应速率是因为催化剂      (填“提高”或“降低”)了反应活化能。
（5）环境友好型铝—碘电池已研制成功，已知电池总反应为：2Al（s）+3I2（s）2AlI3（s）。含I—传导有机晶体合成物作为电解质，该电池负极的电极反应为：______________________________，充电时Al连接电源的___________极。

（16分）  
（1）20.0，20.0  （各2分，共4分）
（2）0.5mL（2分）
（3）画图（共4分，标注2分）

（4）降低（2分） 
（5）Al—3e— +3I— =" Al" I3    负极 （各2分，共4分）

解析试题分析：（1）根据对比实验的目的可知，只改变双氧水浓度，其它条件相同，则盐酸的浓度不变，所以其体积保持不变，则n=20.0；由于实验1所用溶液总体积为(20.0+10.0+10.0+20.0+20.0)mL，实验2所用溶液的总体积为(20.0+m+10.0+10.0+n)，由于实验1、2所用溶液的总体积相同，n=20.0，则m=20.0；（2）由于n=c?V，则n(X)= 0.01 mol·Lˉ1×10.0×10ˉ3L =10ˉ4mol；由于I2与X反应时，两者物质的量之比为1∶2，则n(I2)=0.5×10ˉ4mol，为了确保看到蓝色，n(I2)一定大于0.5×10ˉ4mol；由于n(I—)= 0.1 mol·Lˉ1×10.0×10ˉ3L =10ˉ3mol，则碘离子一定过量，过氧化氢完全反应，H2O2+2H++2I—→2H2O+I2中过氧化氢与I2的系数之比等于物质的量之比，为了确保看到蓝色，n(H2O2)一定大于0.5×10ˉ4mol；由于V=n/c，则V(H2O2)>0.5×10ˉ4mol÷0.1 mol·Lˉ1，即V(H2O2)>0.5mL；（3）画图要点：由于KI、双氧水、盐酸均过量，则X将反应完全，实验1、3、4中X的起始浓度相同，反应停止时X的浓度也都为0；实验1→实验3，仅减小碘化钾溶液的浓度，反应速率减小，X的浓度由起始浓度减小到0的时间增大，实验3和实验1的起点和终点值相同，中间过程的曲线在实验1曲线的右边，反应的时间比实验1长；实验1→实验4，其他条件相同，仅使用了催化剂，反应速率加快，X的浓度由起始浓度减小到0的时间缩短，实验4和实验1的起点和终点值相同，中间过程的曲线在实验1曲线的左边，反应的时间比实验1少；（4）硫酸铁溶液是该反应的催化剂，能加快反应速率，原因是催化剂能降低反应的活化能；（5）原电池的负极反应氧化反应，正极发生还原反应，电池总反应中铝元素由0升为+3价，发生氧化反应，说明负极的主要反应物和产物是Al、AlI3，根据电解质中定向移动离子及电子、电荷、原子守恒原理，负极反应式为Al—3e— +3I— =" Al" I3；放电时铝电极发生氧化反应，充电时该电极上发生还原反应，铝元素由+3降为0，由于电解池中阴极发生还原反应，则充电时铝电极作阴极，应该与直流电源的负极相连。
考点：考查化学反应原理，涉及浓度对化学反应速率的影响、物质的量浓度的有关计算、对比实验方案的设计与评价、物质的量在化学或离子方程式计算中的应用、画出浓度和催化剂对反应速率的影响图像、催化剂影响反应速率的原因、原电池和电解原理等。

练习册系列答案
相关题目

（14分）氯酸镁[Mg(ClO3)2]常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备少量Mg(ClO3)2·6H2O的流程如下：
   
已知：①卤块主要成分为MgCl2·6H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质。
②四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如图所示。
回答下列问题：
（1）加速卤块在H2O2溶液中溶解的措施有：          （写出一条即可）。
（2）加入MgO的作用是          ；滤渣的主要成分为            。
（3）向滤液中加入NaClO3饱和溶液后，发生反应的化学方程式为            ，再进一步制取Mg(ClO3)2·6H2O的实验步骤依次为①蒸发结晶；②     ；③____；④过滤、洗涤。
（4）产品中Mg(ClO3)2·6H2O含量的测定：
步骤1：准确称量3.50 g产品配成100 mL溶液。
步骤2：取10.00 mL于锥形瓶中，加入10.00 mL稀硫酸和20.00mL 1.000 mol·L－1的FeSO4溶液，微热。
步骤3：冷却至室温，用0.l000 mol·L－1K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2+至终点，此过程中反应的离子方程式为：。
步骤4：将步骤2、3重复两次，计算得平均消耗K2Cr2O7溶液15.00 mL。
①写出步骤2中发生反应的离子方程式（还原产物为Cl－）：              ；
②产品中Mg(ClO3)2·6H2O的质量分数为（保留一位小数）            。

在体积固定的密闭容器中N2与H2发生反应：N2（g）＋3 H22 NH3
达到平衡时c （N2）＝3.5 mol·L-1，c （H2）＝1 mol·L-1，c （NH3）＝5 mol·L-1，求：
（1）N2和H2的起始浓度（4分）
（2）N2的转化率（2分）（要求有解题过程）

将N2和 H2按一定比例混合，在相同状况下其密度是H2的 3．6倍，取0．5mol该混合气体通入密闭容器内，使之发生反应并在一定条件下达到平衡。已知反应达到平衡后容器内压强是相同条件下反应前压强的0．76倍，试求：
（1）反应前混合气体中N2和 H2的体积比；
（2）达到平衡时混合气体中的氨的体积分数；
（3）平衡时N2的转化率。

工业制硫酸时，利用催化氧化反应将是一个关键的步骤。
（1）某温度下，。开始时在100L的密闭容器中加入4.0molSO2(g)和10.0molO2，当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=____________。
（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molmol,发生反应:,达平衡后改变下述条件，气体平衡浓度都比原来增大的是____________(填字母)。

A．保持温度和容器体积不变，充入2mol
B．保持温度和容器体积不变，充入2molN2
C．保持温度和容器内压强不变，充入1mol
D．移动活塞压缩气体
E．升高温度
（3）下列关于反应的图像中，不正确的是_________。

（4）同学们学习了电化学知识后大家提出，可以用电解的方法来生产硫酸，可避免产生酸雨，污染环境。于是大家设计了一个以铂为电极，两极分别通入SO2和空气，酸性电解液来实现电解生产硫酸。
①阳极的电极反应为______________________________。
②若电解液为2L0.025mol的硫酸溶液，当电解过程共转移了0.1mol电子时，理论上消耗SO2的体积为（标准状况）为_________，此溶液的pH="__________" (忽略溶液体积变化)。
③设计此实验的想法得到了老师的充分肯定，但与工业上生产硫酸相比还是有很多不足，请对此实验进行合理的评价____________________________（写出一点即可）。

“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
（1）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式，并在方框内填上系数。
□C+□KMnO4+□H2SO4 =□CO2↑+□MnSO4 +□K2SO4+□        
（2）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），得到如下二组数据：

实验组
温度℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1．6
2．4
6
2
900
2
1
0．4
1．6
3
 
①实验1条件下，反应从开始至达到平衡，以v(CO2)表示的平均反应速率为          （保留小数点后二位数，下同）。
②实验2条件下平衡常数K=____  _____，该反应为          （填“吸热”或“放热”）反应。
（3）已知在常温常压下：
① 2CH3OH(l) +3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(g)  ΔH1＝－1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O2(g)＝2CO2(g)   ΔH2＝－566.0 kJ／mol 
③ H2O(g)＝H2O(l)  ΔH3＝－44.0 kJ／mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式：                                     。
（4）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应式为：                       ；
②该电池工作时，溶液中的OH－向______（填“正”或“负”）极移动。

以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ，该反应的平衡常数表达式为K=         ；过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为                             
（2）酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是      、       。
（3）通氯气氧化后时，发生的主要反应的离子方程式为       ；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为        （写化学式）。

(14分)金属钛（Ti）性能优越，被称为继铁、铝之后的“第三金属”。工业上以钛铁矿（主要成分FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料冶炼金属钛，其生产的工艺流程图如下：

已知：2H2SO4(浓)+ FeTiO3＝TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O
（1）步骤I中发生反应的离子方程式：                 、                  。
（2）已知：TiO2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中。
25 ℃时，难溶电解质溶解度与pH关系如图，

TiO(OH)2溶度积Ksp＝1×10－29
①步骤Ⅲ加入铁屑原因  是          　        。
② TiO2＋水解的离子方程式为                 。
向溶液II中加入Na2CO3粉末的作用是       。
当溶液pH=       时，TiO(OH)2已沉淀完全。
（3）TiCl4→Ti反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于       ℃即可。

 
TiCl4
Mg
MgCl2
Ti
熔点/℃
－25.0
648.8
714
1667
沸点/℃
136.4
1090
1412
3287
（4）电解TiO2制备钛的方法如图所示。该方法由于具备生产过程简化、生产成本低、产品质量高、环境友好等诸多优点而引人注目。已知TiO2熔融状态下不发生电离，电解时阴极反应式为       。

某学习小组设计如下实验方案，相关推测不合理的是

A．试管②滴入酚酞后溶液可能变浅红
B．试管③滴入FeCl3溶液后有红褐色沉淀生成
C．试管④中的变化是物理变化
D．上述反应说明Fe(OH)3溶解性小于Mg(OH)2

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