题目内容

甲、乙两个实验小组利用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应研究影响反应速率的因素.该反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2+8H2O
设计实验方案如下(实验中所用KMnO4溶液均已加入H2SO4):
甲组:通过测定单位时间内生成CO2气体体积的大小来比较化学反应速率的大小,某同学进行实验,实验装置如图1.其中A、B的成分见表一

表一
序号A溶液B溶液
2mL 0.2mol/LH2C2O4溶液4mL 0.01mol/LKMnO4溶液
2mL 0.1mol/LH2C2O4溶液4mL 0.01mol/L KMnO4溶液
2mL 0.2mol/LH2C2O4溶液4mL 0.01mol/L KMnO4溶液和少量MnSO4
(1)该实验的目的是
 
.
(2)请在框图2中,画出实验②、③中CO2体积随时间变化的预期结果示意图.
乙组:通过测定KMnO4溶液褪色所需时间的多少来比较化学反应速率
为了探究KMnO4与H2C2O4浓度对反应速率的影响,某同学在室温下完成以下实验
实验编号1234
水/mL1050X
0.5mol/L H2C2O4/mL510105
0.2mol/L KMnO4/mL551010
时间/s402010---
(3)X=
 
,4号实验中始终没有观察到溶液褪色,你认为可能的原因是
 
.
(4)2号反应中,H2C2O4的反应速率为
 
.
考点:化学反应速率的影响因素
专题:
分析:(1)根据实验①②、①③中不同的物理量判断该实验目的;
(2)②中草酸浓度小于①,③中反应物浓度相同,但③中使用了催化剂,根据浓度、催化剂对反应速率的影响画出②、③中CO2体积随时间变化的示意图;
(3)探究浓度对反应速率的影响时,溶液的总体积都为20mL,据此判断X值;由于4号实验中高锰酸钾过量,则溶液没有褪色;
(4)根据n=cV计算出反应物的物质的量,然后根据不足量计算出反应消耗的草酸的物质的量,最后根据v=
△c
△t
计算出H2C2O4的反应速率.
解答: 解:(1)根据表中数据可知,实验①②探究的是浓度对反应速率的影响,实验①③探究的是催化剂对反应速率的影响,所以该实验的目的是探究温度、催化剂对反应速率的影响,故答案为:探究草酸浓度和催化剂对化学反应速率的影响;
(2)实验②中其它量都与①相同,只有草酸的浓度小于①,则反应生成二氧化碳的速率小于①,反应结束时间大于①;
实验③中各物质的浓度都与实验①相同,而实验③中使用了催化剂,则反应速率大于①,反应结束时间小于①;
由于酸性高锰酸钾不足,则反应①②③生成的二氧化碳的体积都相等,
据此画出实验②、③中CO2体积随时间变化的示意图为:,
故答案为:;
(3)为了探究KMnO4与H2C2O4浓度对反应速率的影响,实验1-4中溶液的总体积应该为20,则X=20-10-5=5;根据反应2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2+8H2O可知,10mL酸性高锰酸钾需要消耗10mL草酸溶液,所以实验4中高锰酸钾过量,导致溶液没有褪色,
故答案为:5;KMnO4溶液过量;
(6)2号实验中草酸的物质的量为:0.5mol/L×0.01L=0.005mol,高锰酸钾的物质的量为:0.2mol/L×0.005L=0.001mol,
根据反应2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2+8H2O可知,高锰酸钾不足,所以反应中消耗的草酸的物质的量为:0.001mol×
5
2
=0.0025mol,
2号反应中,H2C2O4的反应速率为:v(H2C2O4)=
0.0025mol
0.02L
20s
=0.00625mol/(L?s),
故答案为:0.00625mol/(L?s).
点评:本题考查了探究温度、催化剂对反应速率的影响、化学反应速率的计算等知识,题目难度中等,注意掌握影响化学反应速率的因素,试题知识点较多、综合性较强,充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力.
练习册系列答案
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如图1是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:

(1)已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为:K=
c(H2)?c(CO)
c(H2O)
,写出它所对应反应的化学方程式:
 

(2)合成气中的CO气体的重要用途之一是用于高炉炼铁,其基本反应为:FeO(s)+CO(g)?Fe(s)+CO2(g)△H>0.已知在1100℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263.
①下列不能作为判断该反应达到平衡状态的依据是
 
(选填编号).
a.v正(CO2)=v逆(CO)              
b.容器内气体总压强不再变化
c.容器内气体质量不再变化       
d.混合气体中碳元素的质量分数不再变化
②温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值
 
(填“增大”、“减小”或“不变”);
③1100℃时测得高炉中,c(CO2)=0.025mol?L-1,c(CO)=0.1mol?L-1,则在这种情况下,该反应向
 
进行(填“正向”或“逆向”),判断依据是
 
.
④若该反应在体积固定的密闭容器中进行,在一定条件下达到平衡状态,改变下列条件再达平衡后判断:
升高温度,混合气体的平均相对分子质量
 
(填“增大、减小或不变”);充入CO并重新平衡后,混合气体的密度
 
(填“增大、减小或不变”).
⑤该反应的逆反应速率随时间变化情况如图2所示.如果在t3时增加CO的量,t4时反应又处于新平衡状态,
请在上图画出t3~t5时间段的v逆变化曲线.
(3)目前工业上也可用CO2来生产燃料甲醇,有关反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1,现向体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2 反应达到平衡后,下列措施能使
c(CH3OH)
c(CO2)
增大的是
 
(填序号).
A.升高温度      B.再充入H2     C.再充入CO2D.将H2O(g)从体系中分离    E.保持体积不变,充入He(g)     F.增大容器体积,减小压强.

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