题目内容
【题目】Ⅰ.用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素,离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下(KMnO4溶液已酸化):
实验序号 | A溶液 | B溶液 |
① | 20mL 0.1mol·L-1H2C2O4溶液 | 30mL 0.1 mol·L-1KMnO4溶液 |
② | 20mL 0.2mol·L-1H2C2O4溶液 | 30mL 0.1mol·L-1KMnO4溶液 |
(1)该实验探究的是____因素对化学反应速率的影响。如图一,相同时间内针筒中所得的CO2体积大小关系是___(填实验序号)。
(2)若实验①在2min末收集了2.24mLCO2(标准状况下),则在2min末,c(MnO4-)___ mol·L-1(假设混合液体积为50mL)。
(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外,本实验还可通过测定___来比较化学反应速率。
(4)小组同学发现反应速率总是如图二,其中t1~t2时间内速率变快的主要原因可能是①产物MnSO4是该反应的催化剂、②_____。
Ⅱ.一定温度下,将一定量的N2和H2充入固定体积的密闭容器中进行反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
(1)下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有___。
A.容器内的压强不变
B.容器内气体的密度不变
C.相同时间内有3mol H-H键断裂,有6mol N-H键形成
D.c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
E.NH3的质量分数不再改变
(2)若起始时向容器中充入10mol ·L-1的N2和15mol ·L-1的H2,10min时测得容器内NH3的浓度为1.5mol ·L-1。10min内用N2表示的反应速率为___;此时H2的转化率为___。
【答案】浓度 ②>① 0.0596mol/L 测定生成相同体积的CO2所需时间或相同时间内KMnO4溶液颜色变化的程度 该反应放热 AE 0.075mol/( L·min) 15%
【解析】
Ⅰ.(1)①和②实验中,KMnO4溶液的浓度和体积均相同,但H2C2O4溶液的浓度不同,所以该实验探究的是浓度对化学反应速率的影响。由于②中草酸的浓度大于①中草酸的浓度,所以相同时间内针筒中所得的CO2体积②大于①;
(2)若实验①在2min末收集了标准状况下2.24mLCO2(即1×10-4mol),根据化学方程式,消耗的MnO4-为2×10-5mol,原有MnO4-的物质的量为0.003mol,则在2min末,剩余的MnO4-的物质的量为2.98×10-3mol,c(MnO4-)=2.98×10-3mol/0.05L=0.0596mol/L;
(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外,本实验还可通过测定生成相同体积的CO2所需时间或相同时间内KMnO4溶液颜色变化的程度来比较化学反应速率;
(4)反应开始时反应速率增大,可能的原因除了产物MnSO4是该反应的催化剂外,还可能是由于反应放热,温度升高,使反应速率增大;
Ⅱ.(1)A.此反应是反应前后气体分子数不相等的反应,所以当容器内的压强不变时,混合气的总物质的量不变,达到了平衡状态,故A正确;
B.气体密度等于混合气的总质量除以容器体积,此反应的反应物和生成物都是气体,根据质量守恒,混合气的总质量是不变的,而容器的体积也是固定的,所以容器内气体的密度一直不变,所以混合气的密度不变不能作为此反应达到平衡状态的判断依据,故B不正确;
C.相同时间内有3mol H-H键断裂,必然有6mol N-H键形成,故C不正确;
D.平衡时,各物质的物质的量浓度不再改变,而不是各物质的浓度之比等于方程式的系数比,故c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2不能作为达到平衡状态的判断标准,故D不正确;
E.平衡时,各物质的质量分数都不再变化,所以NH3的质量分数不再改变可以作为达到平衡的判断标准,故E正确;
故选AE。
(2)若起始时向容器中充入10mol ·L-1的N2和15mol ·L-1的H2,10min时容器内NH3的浓度为1.5mol ·L-1。即NH3的浓度增加了1.5mol ·L-1,所以N2的浓度变化量为0.75mol ·L-1,10min内用N2表示的反应速率为=0.075mol/( L·min);NH3的浓度增加了1.5mol ·L-1,所以反应的H2为2.25mol ·L-1,此时H2的转化率为×100%=15%。