题目内容
(16分)某小组同学利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,倒入大试管中迅速振荡混合均匀,再加入硫酸,开始计时,通过测定混合溶液褪色所需时间来判断反应的快慢(已知反应方程式为:5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O)。该小组设计了如下方案。
编号 | H2C2O4溶液 | KMnO4溶液 | 硫酸溶液 | 温度/℃ | ||
| 浓度 (mol/L) | 体积 (mL) | 浓度 (mol/L) | 体积 (mL) | | |
① | 0.10 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 4mL 4mol/L | 25 |
② | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 4mL 4mol/L | 25 |
③ | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 4mL 4mol/L | 50 |
(2)该小组同学由此实验发现反应进行一些时间后,有一时间段反应速率不断加快。同学们分析除了反应放热使体系温度升高外,可能还有其它原因,他们联想到教材上的科学探究实验,推断出反应混合溶液中的__________(填化学式)也加速了此反应的进行。
(3)上述实验①中充分反应后H2C2O4过量,假设理论上能通过用酸性KMnO4溶液滴定的方法来测定反应混合液中过量的H2C2O4,请回答下列问题:
①取用反应混合液的滴定管用__________滴定管(填“酸式”或“碱式”,下同),盛装KMnO4溶液的滴定管用__________滴定管。
②下列操作中可能使测出的H2C2O4剩余量比理论值偏低的是__________。
A.读取酸性KMnO4溶液体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数
B.滴定前盛放反应混合液的锥形瓶用蒸馏水洗净但没有干燥
C.盛装KMnO4溶液的滴定管滴定前有气泡,滴定后气泡消失
D.盛装KMnO4溶液的滴定管未润洗就直接注入酸性KMnO4溶液
③此滴定实验是否需要滴加指示剂________(填“是”或“否”);怎么确定此滴定的终点:_________。
(1)②③ ;①② ;(2)MnSO4 (3)①酸式 酸式 ②A
③否;当加入最后一滴酸性KMnO4溶液时,锥形瓶内溶液由无色变为浅紫色,且30s内不褪色。
解析试题分析:(1)对表格中的数据进行观察得知:探究温度对化学反应速率影响的组合实验编号是②③;探究反应物浓度对化学反应速率影响的组合实验编号是①②;(2)由于在反应过程中产生了MnSO4,因此可推断出反应混合溶液中的MnSO4也加速了此反应的进行。(3)①由于反应后溶液中H2C2O4过量,即溶液显酸性,所以取用反应酸性混合液的滴定管用酸式滴定管;②A.读取酸性KMnO4溶液体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数,则读数偏小,使测出的H2C2O4剩余量比理论值偏低,正确;B.滴定前盛放反应混合液的锥形瓶用蒸馏水洗净但没有干燥,不能产生任何误差,错误;C.盛装KMnO4溶液的滴定管滴定前有气泡,滴定后气泡消失,则消耗的KMnO4溶液体积偏大,因此使测出的H2C2O4剩余量比理论值偏高;错误;D.盛装KMnO4溶液的滴定管未润洗就直接注入酸性KMnO4溶液,则消耗的标准KMnO4溶液体积偏大,因此使测出的H2C2O4剩余量比理论值偏高;错误。③由于KMnO4溶液是紫色的,当与草酸反应后产物是无色的,因此就可以利用其本身的颜色变化来显示滴定终点,故此滴定实验不需要滴加指示剂;滴定的终点的判断方法是当加入最后一滴酸性KMnO4溶液时,锥形瓶内溶液由无色变为浅紫色,且30s内不褪色。就达到了滴定终点。
考点:考查外界条件对化学反应速率的影响、滴定法在测定物质的组合、指示剂的选择、滴定终点的判断。
甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
I:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJ?molˉ1
II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-129.0kJ?molˉ1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
(2)将1.0mol CH4和1.0mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室,在一定条件下发生反应I,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100℃时达到平衡所需构时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率为 。
②1000C时反应I的平衡常数为 。
(3)在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下,将a molCO与2a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇,平衡后将容器舶容积压缩到原来的1/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是 (填字母序号)。
A.平衡常数K增大 | B.正反应速率加快,逆反应速率减慢 |
C.CH3OH的物质的量增加 | D.重新平衡c(H2)/c(CH3OH)减小 |
CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=?867 kJ·mol-1。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130℃和180℃时,分别将0.50 molCH4和a molNO2充入1L的密闭容器中发生反应,测得有关数据如下表:
实验编号 | 温度 | 时间 | 0 | 10 | 20 | 40 | 50 |
1 | 130℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.10 | 0.10 |
2 | 180℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.30 | 0.18 | | 0.15 |
(1)开展实验1和实验2的目的是 。
(2)180℃时,反应到40min,体系 (填“是”或“否”)达到平衡状态,理由是 ;CH4的平衡转化率为 。
(3)已知130℃时该反应的化学平衡常数为6.4,试计算a的值。(写出计算过程)
(4)一定条件下,反应时间t与转化率μ(NO2)的关系如图所示,请在图像中画出180℃时,压强为P2(设压强P2>P1)的变化曲线,并做必要的标注。
(5)根据已知求算:ΔH2= 。
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=?574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
氧化剂H2O2在反应时不产生污染物,被称为绿色氧化剂,因而受到人们越来越多的关注。
Ⅰ.某实验小组以H2O2分解为例,探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。
实验编号 | 反应物 | 催化剂 |
① | 10 mL 2%H2O2溶液 | 无 |
② | 10 mL 5%H2O2溶液 | 无 |
③ | 10 mL 5%H2O2溶液 | 1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液 |
④ | 10 mL 5%H2O2溶液+少量HCl溶液 | 1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液 |
⑤ | 10 mL 5%H2O2溶液+少量NaOH溶液 | 1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液 |
(1)实验①和②的目的是________。
同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进方法是________(填一种即可)。
(2)实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。
分析该图能够得出的实验结论是________。
Ⅱ.资料显示,某些金属离子对H2O2的分解起催化作用。为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,该实验小组的同学设计了如图所示的实验装置进行实验。
(1)某同学通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢,实验时可以通过测量________或________来比较;
(2)0.1 g MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。解释反应速率变化的原因:________,计算H2O2的初始物质的量浓度为________。(保留两位有效数字,在标准状况下测定)
Ⅲ.(1)为了加深对影响反应速率因素的认识,老师让甲同学完成下列实验:
在Ⅱ中的实验装置的锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同),通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol/L的硫酸,10 s时收集产生的H2体积为50 mL(若折合成标准状况下的H2体积为44.8mL),用锌粒来表示10s内该反应的速率为______g/s;
(2)根据化学反应速率与化学平衡理论,联系化工生产实际,你认为下列说法不正确的是________(填序号)。
A.化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品
B.勒夏特列原理可以指导怎样使有限原料多出产品
C.催化剂的使用是提高产品产率的有效办法
D.正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益
氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体,易分解、易水解,可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组模拟制备氨基甲酸铵,并探究其分解反应平衡常数。反应的化学方程式: 2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)。请按要求回答下列问题:
(1)请在下图1方框内画出用浓氨水与生石灰制取氨气的装置简图。
(2)制备氨基甲酸铵的装置如下图2所示。生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。
①从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是_____________(填操作名称)。
②上图3中浓硫酸的作用是_______________________________________。
(3)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度(℃) | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
平衡总压强(kPa) | 5.7 | 8.3 | 12.0 | 17.1 | 24.0 |
平衡气体总浓度(×10-3mol/L) | 2.4 | 3.4 | 4.8 | 6.8 | 9.4 |
①下列选项可以判断该分解反应达到平衡的是________。
A.
B.密闭容器内物质总质量不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②该分解反应的焓变ΔH______0(填 “>”、“=”或“<”),25.0℃时分解平衡常数的值=__________。
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量将_________(填“增加”,“减少”或“不变”)。
下面是某研究小组研究的关于不同催化剂对H2O2分解反应的催化效率。
催化剂(0.1g) | 活性炭 | FeCl3 | KI | MnO2颗粒状 | MnO2粉末状 |
前15s产生氧气的量(ml) | 5 | 11 | 7 | 8 | 11 |
前30s产生氧气的量(ml) | 8 | 16 | 11 | 11 | 21 |
前45s产生氧气的量(ml) | 11 | 20 | 15 | 18 | 35 |
前60s产生氧气的量(ml) | 15 | 24 | 20 | 26 | 49 |
(1)写出H2O2在催化剂作用下分解反应的化学方程式________________________
(2)从上表可以得出:活性炭、FeCl3、KI 和MnO2(粉末状)几种催化剂中,催化效率由大到小的顺序是_____________________,
等质量的固体催化剂,颗粒大小对催化效率有什么影响______________________
(3)实验发现新鲜的动物肝脏对H2O2的分解也有显著的催化作用,但当往溶液中加入
盐酸,或给溶液加热时,就会失去催化能力,合理的解释是
(4)对于FeCl3的催化作用,有人认为是Fe3+起催化作用,有人认为是Cl-,请你设计一
个实验进行验证。_______________________________________________________
下列实验事实所得出的结论中,错误的是( )
A.向AgCl沉淀中滴入稀KI溶液白色沉淀变黄,说明AgI比AgCl更难溶 |
B.加入盐酸,产生能使澄清石灰水变浑浊的无色气体,则试样中一定有CO32- |
C.先加入盐酸无沉淀,再加入BaCl2溶液产生白色沉淀,则试样中一定有SO42- |
D.盐溶液中加入NaOH微热,产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则一定是铵盐 |