题目内容

2．某探究小组用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应过程中溶液紫色消失的方法，研究影响反应速率的因素．实验条件作如下限定：所用KMnO4酸性溶液的浓度可选择0.01mol/L、0.001mol/L，催化剂的用量可选择0.5g、0g，实验温度可选择298K、323K．每次实验KMnO4酸性溶液的用量均为4mL、H2C2O4溶液（0.1mol/L）的用量均为2mL．
（1）该反应的化学方程式为5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
（2）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
实验编号T/K催化剂用量/gKMnO4酸性溶液浓度mol/L实验目的
①2980.50.01（Ⅰ）实验①和②探究KMnO4酸性溶液的浓度对反应速率的影响
（Ⅱ）实验①和③探究温度对该反应速率的影响；
（Ⅲ）实验①和④探究催化剂对该反应速率的
影响；
②
③323
④
（3）某同学对实验①和②进行了三次实验测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：
KMnO4酸性溶液的浓度/mol•L-1溶液褪色所需时间 t/min
第1次第2次第3次
0.01141311
0.001677
计算用0.001mol•L-1 KMnO4酸性溶液进行实验时KMnO4的平均反应速率：1×10-4mol?L-1?min-1．（忽略混合前后溶液的体积变化）
（4）某同学取一定量草酸溶液装入试管，加入一定体积的酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，发现溶液开始缓慢褪色，后来迅速变成无色．（反应热效应不明显，可忽略不计），该反应的反应速率迅速加快的主要原因可能是反应生成的MnSO4作为该反应的催化剂．

分析 （1）据氧化还原反应中得失电子相等和原子守恒书写化学方程式；
（2）根据实验的目的和影响化学反应速率的因素来设计实验；
（3）根据0.01KMnO4酸性溶液前后三次褪色时间差距较大，应舍去，所以用0.001KMnO4酸性溶液三次褪色来计算：先求出反应开始时c（KMnO4），然后求出三次褪色的平均时间，最后根据ν（KMnO4）=$\frac{△c}{△t}$进行计算；
（4）影响化学反应速率的因素只有温度、浓度、压强、催化剂和接触面积，据此结合该反应特点进行分析．

解答 解：（1）草酸使酸性高锰酸钾褪色，是+7价的Mn氧化了草酸根，Mn变为+2价，C变为+4价，生成二氧化碳，据氧化还原反应中得失电子相等和原子守恒书写化学方程式为：5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O，
故答案为：5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O；
（2）由实验目的可知，探究浓度、温度、接触面积对化学反应速率的影响，
实验①和②探究KMnO4酸性溶液的浓度对反应速率的影响，则实验①②的温度、催化剂的用量相同，只有浓度不同；实验①③的温度不同，则实验目的是探究温度对化学反应速率的影响，则①③中只有温度不同，其他条件相同；实验①④应该是探究催化剂对反应速率的影响，则①④中只有催化剂的用量不同，其他条件相同，据此完成表格为：

实验编号T/K催化剂用量/gKMnO4酸性溶液浓度mol/L实验目的
（2） （II）③；
（III）④；
②2980.50.001
③0.50.01
④29800.01
故答案为：
实验编号T/K催化剂用量/gKMnO4酸性溶液浓度mol/L实验目的
（2） （II）③；
（III）④；
②2980.50.001
③0.50.01
④29800.01
（3）反应开始时：c（KMnO4）=$\frac{0.001mol/L×0.004L}{0.004L+0.002L}$=0.00067 mol•L-1
                 反应时间：△t=$\frac{6min+7min+7min}{3}$=6.7min  
KMnO4的平均反应速率：ν（KMnO4）=$\frac{0.00067mol/L}{6.7min}$=1×10-4 mol•L-1•min-1，
故答案：1×10-4 mol•L-1•min-1；
（4）开始缓慢褪色，后来迅速变成无色，说明反应速率明显加快，排除温度的影响，反应过程中浓度减小，在溶液中进行压强无影响，只能是生成物对反应有催化作用，分析生成物可知，其他离子原溶液中有，只能是锰离子起了催化作用，
故答案为：反应生成的MnSO4作为该反应的催化剂．

点评 本题考查了探究影响化学反应速率的因素的方法，题目难度中等，熟练掌握外界条件对化学反应速率的影响为解答关键，注意明确设置对照试验的原则，试题侧重考查学生的分析能力及化学实验能力．

练习册系列答案
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12．下列化工原料的选择符合绿色化学思想的是（　　）
A．使用无毒无害的原料B．使用颜色为绿色的化工产品
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13．利用氯气将甲烷取代制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实．某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图，根据要求填空：

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（2）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收过量的Cl2．E装置的作用是CD（填编号）．
A．收集气体            B．吸收氯气         C．防止倒吸                   D．吸收氯化氢
（3）E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为分液．该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为AB（填编号）．
A．CH4     B．CH3Cl     C．CH2Cl2 D．CHCl3
（4）在C中，强光一段时间后硬质玻璃管内有黑色颗粒产生，写出置换出黑色颗粒的化学方程式CH4+2Cl2 $\stackrel{光照}{→}$C+4HCl．
（5）写出A中反应的化学方程式MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O
（6）设$\frac{V（C{I}_{2}）}{V（C{H}_{4}）}$=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x的取值范围为x≥4．
（7 ）一气态烷烃和一气态烯烃组成混合气体共10g，混合气体的密度是相同条件下氢气的12.5倍，该混合气体通过溴水时，溴水增重8.4g，求该混合气体的组成甲烷、乙烯．
10．在一个2L的密闭容器中，向容器中充入2mol A 和1mol B，发生如下反应：2A（g）+B（g）?3C（g）+D（s），5min后反应达到平衡时C的浓度为1.2mol/L．
（1）前5分钟A的反应速率为0.16mol/（L．min），达平衡时B的浓度为0.1mol/L
（2）若维持容器体积和温度不变，能说明该反应达到平衡的是ABD
A．气体总质量不变                  B．混合气体密度不变
C．反应物D的浓度不变              D．混合气体的平均相对分子质量不再改变．
17．图中，A是一种无色液体，G是极易溶于水的碱性气体，Y是胃酸的主要成分，K是不溶于稀硝酸的白色沉淀，反应⑤是工业制X的主要反应之一．

请按要求填空：
（1）写出下列物质的化学式：A：H2O，E：N2．
（2）写出下列方程式并回答：
i．实验室制取G的化学方程式2NH4 Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O．
ii反应④的离子方程式为：2H++NO3-+Ag=Ag++NO2↑+H2O．该反应中X的作用为酸性和氧化剂，当有0.3mole-转移时，参加反应的F为32.4g；
iii反应⑤的化学方程式为4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O，若使C过量，将所得产物收集在一个浸在冰水中的密闭容器中，则所得溶液的溶质质量分数为77.8%．
（3）1molB通过反应②得到1molF，B中F的质量分数为72%，则B的化学式为：AgN3．
7．下列反应在210℃达到平衡：
PCl5（g）═PCl3（g）+Cl2（g）△H＞0      K=1            ①
CO（g）+Cl2（g）═COCl2（g）△H＜0      K=5×104       ②
COCl2（g）═CO（g）+Cl2（g）△H＞0③
（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示反应进行程度越大，K值大小与温度的关系是：温度升高，K值可能增大也可能减小（填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小）．
（2）根据反应①的平衡常数K的表达式，平衡时，下列等式必定成立的是C
A．c（PCl5）=c（PCl3）=c（Cl2）=1
B．c（PCl5）=c（PCl3）•c（Cl2）=1
C．c（PCl5）=c（PCl3）•c（Cl2）
反应②和反应③的K值表达式不同（填“相同”或“不同”）
（3）降低Cl2浓度，反应③的K值不变（填“增大”、“减少”或“不变”）
（4）要使反应①和反应②的K值相等，应采取的措施是A
A．反应①、反应②同时升高温度
B．反应①、反应②同时降低温度
C．反应①降低温度，反应②维持210℃
14．A、B、C三只烧杯中，依次分别盛有NaOH溶液、KSCN溶液、煮沸的蒸馏水，各滴入FeCl3溶液，试根据实验现象分别回答以下问题：
（1）分别写出三只烧杯中形成分散系的名称：A悬浊液，B溶液，C胶体．
（2）写出B中形成分散系的离子方程式Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3．
（3）写出C中形成分散系的化学方程式FeCl3+3H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe（OH）3（胶体）+3HCl．
11．某校化学小组学生利用如图所示装置进行“乙二酸（俗名草酸）晶体受热分解”的实验，并验证分解产物中有CO2和CO（图中夹持装置已略去）．（已知草酸钙难溶于水，草酸沸点150℃）

（1）装置C的作用是吸收乙二酸晶体受热分解生成的二氧化碳，装置E的作用是干燥CO气体
（2）乙二酸受热分解的反应方程式是H2C2O4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H2O+CO↑+CO2↑
（3）①证明分解产物中有CO2的现象是装置B中澄清石灰水变浑浊
②证明分解产物中有CO的现象是装置D中澄清石灰水不变浑浊，装置F中黑色氧化铜变为红色固体，装置G中澄清石灰水变浑浊
（4）该装置有不足之处，请写出弥补不足之处的理由和具体方法：在G装置后加燃着的酒精灯处理尾气CO，以防止其污染空气，应在B前加一个除草酸的装置，因为草酸也能和澄清石灰水反应生成沉淀．
20．下列有关物质应用的说法错误的是（　　）
A．玻璃容器可长期盛放各种酸
B．纯碱可用于清洗油污
C．浓氨水可检验氯气管道泄漏
D．水玻璃是制备硅胶和木材防火剂的原料

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