Question

（Ⅰ）保护环境已成为当前和未来的一项全球性重大课题．为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，有的专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想，如图1所示：
请回答下列问题：

（1）过程Ⅰ的能量转化形式为

 

能转化为

 

能．
（2）上述转化过程中，△H₁和△H₂的关系是

 

．
（3）断裂1mol化学键所需的能量见下表：

共价键	H-N	H-O	N≡N	O═O
断裂1mol化学键所需能量/（kJ?mol-1）	393	460	941	499

常温下，N₂与H₂O反应生成NH₃的热化学方程式为

 

．
（Ⅱ）在一试管中加入0.01mol/L的KMnO₄酸性溶液和0.1mol/L H₂C₂O₄溶液，在恒温下发生如下反应：
2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂+8H₂O；5分钟后测得Mn²⁺的浓度为0.004mol/L；
（4）试计算0-5分钟内，v（H₂C₂O₄）=

 

；
（5）如果反应从开始进行一段时间后，速率-时间图象如图2：试解释t₁-t₂，t₂-t₃速率变化的原因．

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ（1）过程Ⅰ是太阳能转化为化学能；
（2）根据盖斯定律和能量守恒定律分析；
（3）依据反应的焓变=反应物键能总和-生成物键能总和，依据热化学方程式的书写方法写出；
Ⅱ（4）根据已知数据求出v（MnSO₄），然后根据速率之比等于化学计量数之比计算；
（5）由图象可知反应速率先增大后减小，影响因素分别为温度和浓度、催化剂．

解答：解：Ⅰ（1）由图可知，过程Ⅰ是太阳能转化为化学能，故答案为：太阳；化学；
（2）由盖斯定律和能量守恒定律定律可知，△H₁=-△H₂，故答案为：△H₁=-△H₂；
（3）常温下，N₂与H₂O反应生成NH₃的反应为：2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g），
反应焓变△H=2×941KJ/mol+6×2×460KJ/mol-（4×3×393KJ/mol+3×499KJ/mol）=1189KJ/mol，
热化学方程式为2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1189KJ/mol，
故答案为：2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1189KJ/mol；
（4）v（MnSO₄）=

0.004mol/L

5min

=0.0008mol/（L﹒min），v（H₂C₂O₄）=

5

2

×v（MnSO₄）=

5

2

×0.0008mol/（L﹒min）=0.002mol/（L﹒min），
故答案为：0.002mol/（L﹒min）；
（5）酸性高锰酸钾和草酸反应，为放热反应，随着反应的进行，温度逐渐升高，则在t₁～t₂时间段内反应的速率逐渐增大，另外反应产生的锰离子对反应有催化作用，随着反应的进行，溶液浓度逐渐降低，则t₂～t₃时间段内反应的速率逐渐减慢，
故答案为：Mn²⁺作催化剂、反应物浓度降低．

点评：本题考查了常见能量转化形式、反应热和焓变计算、化学反应速率计算和化学平衡的影响因素，题目综合性强，有助于培养学生综合分析、解题能力．