题目内容
【题目】草酸()在工业上可作漂白剂、鞣革剂,也是实验室常用试剂。
(1)已知草酸中相关化学键的键能数据如下表:
一定条件下发生反应H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g) △H=_________kJ/mol。
(2)现将0.50mol无水草酸放入10L的密闭容器中,分别在T1、T2时进行上述反应(体系内物质均为气态),测得n(H2C2O4)随时间变化的数据如下表:
①温度:T1_________T2(填“>”、“<”或“=”);
②T2时0~20min平均反应速率v(CO)= _________;
③该反应达到平衡的标志为_________ (填序号);
a消耗H2C2O4和生成H2O的物质的量相等 b.气体密度不变
c混合气体的平均摩尔质量不变 d.体系中不变
④T2时,反应至20min时再加入0.5molH2C2O4,反应达平衡时H2C2O4物质的量_________0.36mol(填“>”“<”或“=”)。
(3)室温下利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反应探究外界条件对反应速率的影响,设计方案如下:
①上述反应的离子方程式为_________;
②分析数据可得到的结论是_________;
③该实验中若n(Mn2+)随时间变化趋势如图一所示,请于图二画出t2 后生成CO2的速率图像(从a点开始作图)并说明理由_________。
。
【答案】2a+c-b < 0.0016mol/(L·min) cd < 5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O 其他条件不变时,草酸的浓度越大,反应速率越快 ,锰离子对反应起到催化作用,生成二氧化碳的速率会突然加快,随着反应的进行,溶液中溶质的浓度逐渐减小,生成二氧化碳的速率减慢,最后几乎为0
【解析】
(1)根据△H=反应物的总键能-生成物的总键能计算;
(2)①温度越高,化学反应速率越快;②首先可以计算T2时0~20min平均反应速率v(H2C2O4),再结合方程式H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g),计算v(CO);③根据化学平衡状态的特征和标志分析判断;④根据表格数据,T2时,反应至20min时反应达到平衡,再加入0.5molH2C2O4,相当于增大压强,据此分析判断;
(3)①反应后H2C2O4转化为CO2逸出,KMnO4转化为MnSO4,结合化合价升降守恒写出并配平反应的化学方程式;②表格中溶液的总体积相同,高锰酸钾的体积相等,草酸的体积不同,结合溶液褪色需要的时间分析解答;③根据n(Mn2+)随时间变化趋势图可知,t2 时反应速率突然加快,可能是生成的锰离子对反应起到催化作用,因此生成二氧化碳的速率也会突然加快,随着反应的进行,溶液中溶质的浓度逐渐减小,因此生成二氧化碳的速率减慢,最后几乎为0,据此分析解答。
(1)反应物中含有2个H-O,2个C-O,2个C=O和1个C-C;生成物H2O+CO+CO2中含有2个H-O,1个,2个C=O,H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g) △H=反应物的总键能-生成物的总键能=2E(C-O)+E(C-C)-E()=(2a+c-b)kJ/mol,故答案为:2a+c-b;
(2)①温度越高,化学反应速率越快,根据表格数据可知,相同时间内,n(H2C2O4)在T2时变化大,反应速率快,因此温度:T1<T2,故答案为:<;
②T2时0~20min平均反应速率v(H2C2O4)==0.0016mol/(L·min),故方程式H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g),v(CO)= v(H2C2O4)= 0.0016mol/(L·min),故答案为:0.0016mol/(L·min);
③a. H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g),消耗H2C2O4和生成H2O的物质的量始终相等,不能说明达到平衡状态,错误;b.气体的质量不变,气体的体积不变,因此气体密度始终不变,不能说明达到平衡状态,错误;c.气体的质量不变,气体的物质的量是一个变量,当混合气体的平均摩尔质量不变,说明气体的物质的量不变,说明反应达到了平衡状态,正确;d.随着反应的进行,H2C2O4的物质的量减小,CO的物质的量增大,当体系中不变,说明正逆反应速率相等,达到了平衡状态,正确;故选cd;
④根据表格数据,T2时,反应至20min时反应达到平衡,再加入0.5molH2C2O4,相当于增大压强,平衡逆向移动,反应达平衡时H2C2O4物质的量<0.36mol,
(3)①反应后H2C2O4转化为CO2逸出,KMnO4转化为MnSO4,利用化合价升降相等写出反应的化学方程式为:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,改写成离子方程式为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O,故答案为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O;
②表格中溶液的总体积相同,高锰酸钾的体积相等,草酸的体积不同,因此本实验探究了草酸的浓度对反应速率的影响,根据溶液褪色需要的时间可知,草酸的浓度越大,溶液褪色的时间越少,说明反应速率越快,故答案为:其他条件不变时,草酸的浓度越大,反应速率越快;
③根据n(Mn2+)随时间变化趋势图可知,t2 时反应速率突然加快,可能是生成的锰离子对反应起到催化作用,因此生成二氧化碳的速率也会突然加快,随着反应的进行,溶液中溶质的浓度逐渐减小,因此生成二氧化碳的速率减慢,最后几乎为0,因此生成CO2的速率图像为,故答案为:,锰离子对反应起到催化作用,生成二氧化碳的速率会突然加快,随着反应的进行,溶液中溶质的浓度逐渐减小,生成二氧化碳的速率减慢,最后几乎为0。
【题目】下列实验操作所对应的现象、结论均正确的是
选项 | 操作 | 现象 | 结论 |
A | SO2通入BaCl2溶液,然后滴入稀硝酸 | 产生白色沉淀,白色沉淀不溶于稀硝酸 | 所得沉淀为BaSO3,后转化为BaSO4 |
B | 向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入BaCl2溶液 | 溶液颜色变浅 | Na2CO3溶液中水解平衡向右移动 |
C | 用pH试纸测定NaC1和NaF溶液的pH | pH(NaC1)<pH(NaF) | F元素非金属性强于C1 |
D | 向足量FeI2溶液中滴加2滴氯水,再分别滴加①淀粉溶液②KSCN溶液 | ①溶液变蓝 ②无明显现象 | 还原性:I->Fe2+ |
A. A B. B C. C D. D