题目内容
【题目】某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
（实验内容及记录）
实验编号 | 室温下，试管中所加试剂及其用量 / mL | 室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min | |||
0.6 mol/L H2C2O4溶液 | H2O | 3 mol/L 稀硫酸 | 0.05mol/L KMnO4溶液 | ||
1 | 3.0 | 2.0 | 2.0 | 3.0 | 1.5 |
2 | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 3.0 | 2.7 |
3 | 1.0 | 4.0 | 2.0 | 3.0 | 3.9 |
请回答：
(1)写出以上反应的化学方程式：______________________________________________
(2)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是______________________________________________。
(3)利用实验1中数据计算，若用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为：υ(KMnO4) = ___________。
(4)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2+) 随时间变化趋势的示意图，如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2+) 随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是____________________________________________________。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。
实验编号 | 室温下，试管中所加试剂及其用量 / mL | 再向试管中加入少量固体 | 室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min | |||
0.6 mol/L | H2O | 3 mol/L 稀硫酸 | 0.05 mol/L KMnO4溶液 | |||
4 | 3.0 | 2.0 | 2.0 | 3.0 | _____ | t |
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是_____________________。
【答案】2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 === K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O 其他条件相同时，增大H2C2O4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大 0.04 mol / (L·min) 生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2+对该反应有催化作用) MnSO4 与实验1比较，溶液褪色所需时间短,或：所用时间(t)小于1.5min
【解析】
(1)本题的实验原理是酸性高锰酸钾氧化草酸,酸性高锰酸钾褪色生成二价锰离子,草酸中的C被氧化为二氧化碳；
(2)从表中数据可以知道改变的条件是H2C2O4溶液的浓度,根据H2C2O4溶液浓度不同对反应速率的影响进行解答；
(3)先根据H2C2O4和高锰酸钾的物质的量判断过量,然后根据不足量及反应速率表达式计算出反应速率；
(4)①由图乙可以知道反应开始后锰离子浓度增大,反应速率增加的比较快,所以探究的是硫酸锰在反应中的作用;
②作对比实验时，除了加入硫酸锰不同外,其它量完全相同，据此进行解答；
③若反应加快，说明硫酸锰(Mn2+)是催化剂，反应过程中溶液褪色时间减少。
(1)本题的实验原理是酸性高锰酸钾氧化草酸,酸性高锰酸钾褪色生成二价锰离子,草酸中的C被氧化为二氧化碳,化学方程式为:2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O；
(2)从表中数据可以知道改变的条件是H2C2O4溶液浓度;其他条件相同时，增大H2C2O4浓度,反应速率增大；
(3)草酸的物质的量为:0.6mol/L×0.003L=0.0018mol，高锰酸钾的物质的量为:0.2mol/L×0.003L=0.0006mol,草酸和高锰酸钾的物质的量之比为:0.0018mol：0.0006mol=3:1,显然草酸过量,高锰酸钾完全反应,混合后溶液中高锰酸钾的浓度为:0.2mol/L×0.003L÷(3+2+2+3)×10-3L=0.06mol/L,这段时间内平均反应速率υ(KMnO4) =0.06mol/L÷1.5min=0.04mol/(L.min)；
(4)①由图乙可以知道反应开始后速率增大的比较快，说明生成物中的MnSO4(或Mn2+)为该反应的催化剂；
②与实验1作对比实验，则加入的硫酸锰的量不同，其它条件必须相同，所以加入的少量固体为MnSO4；
③若该小组同学提出的假设成立，则反应速率加快，溶液褪色的时间小于1.5min，从而说明MnSO4(或Mn2+)为该反应的催化剂。
【题目】现有三个反应：
反应① Fe(s)+H2O(g)
FeO(s)+H2(g) △H1 平衡常数为K1
反应② CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H2 平衡常数为K2
反应③ Fe(s)+CO2 (g)FeO(s)+CO(g) △H3 平衡常数为K3
在不同温度下，部分K1、K2的值如下：
T/℃ | 700 | 800 |
K1 | 2.38 | 2.56 |
K2 | 0.80 |
(1)K1的表达式为________；根据反应①、②、③推导出K1、K2、K3的关系式K3=______。
(2)要使反应①在一定条件下建立的平衡右移，可采取的措施有_________。(填字母)
A．缩小容器体积 B．降低温度 C．升高温度
D．使用合适的催化剂 E．设法减少H2的量 F．设法减少FeO的量
(3)800℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H2O维持恒温，发生反应②，反应过程中测定的部分数据见下表：
反应时间/min | 0 | 2 | 4 | 6 |
n(CO)/mol | 1.20 | 0.90 | 0.80 | |
n(H2O)/ mol | 0.60 | 0.20 |
①反应在2 min内的平均速率为v(H2O)＝________________；
②800℃时，K2的值为_______________；
③保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率_______________(填“增大”或“减小”或“不变”)。
(4)由以上信息推断反应③正反应方向为________(填“放热”或“吸热”)反应。
