题目内容
【题目】草酸是一种常用的还原剂，某校高三化学小组探究草酸被氧化的速率问题。
实验Ⅰ | 试剂 | 混合后 溶液pH | 现象 (1 h后溶液) | ||
试管 | 滴管 | ||||
| a | 4mL0.01molL-1KMnO4溶液，几滴浓H2SO4 | 2 mL0.3molL-1 H2C2O4溶液 | 2 | 褪为无色 |
b | 4mL0.01molL-1KMnO4溶液，几滴浓NaOH | 7 | 无明显变化 | ||
c | 4mL0.01molL-1K2Cr2O7溶液，几滴浓H2SO4 | 2 | 无明显变化 | ||
d | 4mL0.01molL-1K2Cr2O7溶液，几滴浓NaOH | 7 | 无明显变化 | ||
(1)H2C2O4是二元弱酸，写出H2C2O4溶于水的电离方程式：___________。
(2)实验Ⅰ试管a中KMnO4最终被还原为Mn2+，该反应的离子方程式为__________。
(3)瑛瑛和超超查阅资料，实验Ⅰ试管c中H2C2O4与K2Cr2O7溶液反应需数月时间才能完成，但加入MnO2可促进H2C2O4与K2Cr2O7的反应。依据此资料，吉吉和昊昊设计如下实验证实了这一点。
实验Ⅱ | 实验Ⅲ | 实验Ⅳ | |
实验 操作 |
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实验 现象 | 6min后固体完全溶解，溶液橙色变浅，温度不变 | 6min后固体未溶解，溶液颜色无明显变化 | 6min后固体未溶解，溶液颜色无明显变化 |
实验Ⅳ的目的是：_______________。
(4)睿睿和萌萌对实验II继续进行探究，发现溶液中Cr2O72-浓度变化如图：
臧臧和蔡蔡认为此变化是通过两个过程实现的。
过程i：MnO2与H2C2O4反应生成了Mn2+。
过程ii：___________。
①查阅资料：溶液中Mn2+能被PbO2氧化为MnO4-。针对过程i，可采用如下方法证实：将0.0001mol MnO2加入到6mL______中，固体完全溶解；从中取出少量溶液，加入过量PbO2固体，充分反应后静置，观察到________________。
②波波和姝姝设计实验方案证实了过程ii成立，她们的实验方案如下：将2mL、0.3mol/LH2C2O4溶液与4mL0.01mol/LK2Cr2O7溶液混合，调至pH=2，加入0.0001molMnSO4固体，6分钟后现象为：______________
(5)综合以上实验可知，草酸发生氧化反应的速率与____________有关。
【答案】H2C2O4HC2O4-+H+，HC2O4-C2O42-+H+ 5H2C2O4+6H++2MnO4-=10CO2↑+2Mn2++8H2O 排除实验II中MnO2直接还原重铬酸钾的可能性 Mn2+可加快草酸与重铬酸钾的反应 0.1mol/LH2C2O4溶液(调至pH=2) 上层清液为紫色 6min后溶液橙色变浅 氧化剂种类、溶液pH、是否有催化剂
【解析】
(1)H2C2O4是二元弱酸，分步电离，用“
”连接；
(2)MnO4－和H2C2O4反应生成Mn2＋和CO2，结合电子守恒、电荷守恒和酸性条件写出反应的离子方程式；
(3)MnO2中Mn的化合价为+4，既有氧化性，又有还原性，可能被K2Cr2O7氧化造成干扰；
(4)由图象可知，2min之前反应缓慢，但2min后反应速率陡增，在温度变化不大时，说明生成物加快了反应速率；
①Mn2＋能被PbO2氧化为紫色的MnO4－，通过观察溶液颜色变化证明溶液中含有Mn2＋，为了防止溶液酸性和c(Mn2＋)不同造成干扰，结合过程i和实验II信息可知，先用0.0001mol MnO2和6mL0.1mol·L－1H2C2O4溶液制备与实验II等浓度的Mn2＋，形成对比实验；
②加入与实验IIMnO2等物质的量的可溶性MnSO4，可验证Mn2＋的催化作用，现象与实验II相同；
(5)根据实验I可知，草酸发生氧化反应的速率与氧化剂种类、溶液酸碱性有关，根据实验II、IV可知草酸发生氧化反应的速率与是否有催化剂有关。
(1)H2C2O4是二元弱酸，分步电离，用“”连接，所以H2C2O4溶于水的电离方程式为H2C2O4HC2O4－+H＋，HC2O4－C2O42－+H＋；
(2)酸性条件下，MnO4－和H2C2O4反应生成Mn2＋和CO2，反应的离子方程式为5H2C2O4+6H＋+2MnO4－=10CO2↑+2Mn2＋+8H2O；
(3)MnO2中Mn的化合价为+4，既有氧化性，又有还原性，可能被K2Cr2O7氧化；H2C2O4具有还原性，能被K2Cr2O7氧化，所以实验Ⅳ是对比实验，目的是排除实验II中MnO2直接还原重铬酸钾的可能性；
(4)由图象可知，2min之前反应缓慢，随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率应该降低，但2min后反应速率陡增，在温度变化不大时，说明生成物加快了反应速率，即生成的Mn2＋可加快草酸与重铬酸钾的反应；
①过程i是MnO2和H2C2O4反应生成了Mn2+，验证实验，需要采用控制变量法。实验II中起始时总溶液6mL、c(H2C2O4)= 
，MnO20.0001mol，所以进行对比实验时，应将0.0001mol MnO2加入到6mL0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液（调至pH=2），根据资料信息，Mn2+能被PbO2氧化为MnO4-。加入过量PbO2固体，溶液呈紫色以证实Mn2＋的存在，现象为上层清液为紫色；
②证明Mn2＋有催化作用，可在H2C2O4和K2Cr2O7浓度不变的条件下，加入与实验IIMnO2等物质的量的可溶性MnSO4，生成的Mn2＋可加快草酸与重铬酸钾的反应，则现象与实验II相同，因此6min后现象为溶液橙色变浅；
(5)根据实验I可知，草酸发生氧化反应的速率与氧化剂种类、溶液酸碱性有关，根据实验II、IV可知草酸发生氧化反应的速率与是否有催化剂有关，所以草酸发生氧化反应的速率与氧化剂种类、溶液酸碱性、是否有催化剂等有关。
【题目】实验室用浓度为0.500mol/L的标准氢氧化钠溶液来测定未知浓度的盐酸。在锥形瓶中放入20.00mL的待测溶液，再滴加2滴酚酞，摇匀。用标准氢氧化钠溶液滴定，直到滴入最后一滴氢氧化钠溶液，指示剂的颜色_______，并在半分钟内溶液颜色不发生变化，停止滴定，记录读数。数据如表：
次数 | 滴定前(mL) | 滴定后(mL) |
1 | 0.40 | 21.10 |
2 | 0.10 |
第2次滴定后滴定管的读数如图所示。根据表中的数据计算出盐酸的浓度为_____mol/L。
【题目】汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的主要原因之一。
(1)工业上利用甲烷催化还原NO，可减少氮氧化物的排放。
已知：CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ·mol1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH =-1160kJ·mol1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为____________________________。
(2)减少汽车尾气污染的原理为2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) ΔH ＜0。向恒温恒容密闭容器中充入NO和CO，用传感器测得的数据如下表所示：
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
c(NO)/×10-3mol·L1 | 9.00 | 4.00 | 2.00 | 1.00 | 1.00 |
c(CO)/×10-3mol·L1 | 9.00 | 4.00 | 2.00 | 1.00 | 1.00 |
①为了提高尾气处理的效果，可采取的措施有____________（写出两种即可）。
②此条件下达到平衡时，计算该反应的平衡常数K=____________________。
(3)工业上用氢氧化钠溶液来同时吸收SO2和氮的氧化物气体(NOx)，可得到Na2SO3、NaHSO3、NaNO2、NaNO3等溶液。（已知：常温下，HNO2的电离常数为Ka=7×10-4，H2SO3的电离常数为Ka1=1.2×10-2、Ka2=5.8×10-8）。
①常温下，相同浓度的Na2SO3、NaNO2溶液中pH较大的是________溶液。
②常温下，NaHSO3显_________性（填“酸”“碱”或“中”），判断的理由是________________________________________________（通过计算说明）。
(4)铈素(Ce)常见有+3、+4两种价态。NO可以被含Ce4+的溶液吸收，生成NO2-、NO3-（二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO2-转化为无毒物质，同时再生Ce4+，其原理如图所示。
①Ce4+从电解槽的__________(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式______________________。
