Question

【题目】草酸()在工业上可作漂白剂、鞣革剂，也是实验室常用试剂。

（1）已知草酸中相关化学键的键能数据如下表：

一定条件下发生反应H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g) △H=_________kJ/mol。

（2）现将0.50mol无水草酸放入10L的密闭容器中，分别在T1、T2时进行上述反应(体系内物质均为气态)，测得n(H2C2O4)随时间变化的数据如下表：

①温度：T1_________T2(填“>”、“<”或“=”)；

②T2时0~20min平均反应速率v(CO)= _________；

③该反应达到平衡的标志为_________ (填序号)；

a消耗H2C2O4和生成H2O的物质的量相等 b.气体密度不变

c混合气体的平均摩尔质量不变 d.体系中不变

④T2时，反应至20min时再加入0.5molH2C2O4，反应达平衡时H2C2O4物质的量_________0.36mol(填“>”“<”或“=”)。

（3）室温下利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反应探究外界条件对反应速率的影响，设计方案如下：

①上述反应的离子方程式为_________；

②分析数据可得到的结论是_________；

③该实验中若n(Mn2+)随时间变化趋势如图一所示，请于图二画出t2 后生成CO2的速率图像(从a点开始作图)并说明理由_________。

。

Answer 1

【答案】2a+c-b ＜ 0.0016mol/(L·min) cd ＜ 5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O 其他条件不变时，草酸的浓度越大，反应速率越快 ，锰离子对反应起到催化作用，生成二氧化碳的速率会突然加快，随着反应的进行，溶液中溶质的浓度逐渐减小，生成二氧化碳的速率减慢，最后几乎为0

【解析】

(1)根据△H=反应物的总键能-生成物的总键能计算；

(2)①温度越高，化学反应速率越快；②首先可以计算T2时0~20min平均反应速率v(H2C2O4)，再结合方程式H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g)，计算v(CO)；③根据化学平衡状态的特征和标志分析判断；④根据表格数据，T2时，反应至20min时反应达到平衡，再加入0.5molH2C2O4，相当于增大压强，据此分析判断；

(3)①反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4转化为MnSO4，结合化合价升降守恒写出并配平反应的化学方程式；②表格中溶液的总体积相同，高锰酸钾的体积相等，草酸的体积不同，结合溶液褪色需要的时间分析解答；③根据n(Mn2+)随时间变化趋势图可知，t2 时反应速率突然加快，可能是生成的锰离子对反应起到催化作用，因此生成二氧化碳的速率也会突然加快，随着反应的进行，溶液中溶质的浓度逐渐减小，因此生成二氧化碳的速率减慢，最后几乎为0，据此分析解答。

(1)反应物中含有2个H-O，2个C-O，2个C=O和1个C-C；生成物H2O+CO+CO2中含有2个H-O，1个，2个C=O，H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g) △H=反应物的总键能-生成物的总键能=2E(C-O)+E(C-C)-E()=(2a+c-b)kJ/mol，故答案为：2a+c-b；

(2)①温度越高，化学反应速率越快，根据表格数据可知，相同时间内，n(H2C2O4)在T2时变化大，反应速率快，因此温度：T1＜T2，故答案为：＜；

②T2时0~20min平均反应速率v(H2C2O4)==0.0016mol/(L·min)，故方程式H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g)，v(CO)= v(H2C2O4)= 0.0016mol/(L·min)，故答案为：0.0016mol/(L·min)；

③a. H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g)，消耗H2C2O4和生成H2O的物质的量始终相等，不能说明达到平衡状态，错误；b.气体的质量不变，气体的体积不变，因此气体密度始终不变，不能说明达到平衡状态，错误；c.气体的质量不变，气体的物质的量是一个变量，当混合气体的平均摩尔质量不变，说明气体的物质的量不变，说明反应达到了平衡状态，正确；d.随着反应的进行，H2C2O4的物质的量减小，CO的物质的量增大，当体系中不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，正确；故选cd；

④根据表格数据，T2时，反应至20min时反应达到平衡，再加入0.5molH2C2O4，相当于增大压强，平衡逆向移动，反应达平衡时H2C2O4物质的量＜0.36mol，故答案为：＜；

(3)①反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4转化为MnSO4，利用化合价升降相等写出反应的化学方程式为：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑，改写成离子方程式为：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O，故答案为：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O；

②表格中溶液的总体积相同，高锰酸钾的体积相等，草酸的体积不同，因此本实验探究了草酸的浓度对反应速率的影响，根据溶液褪色需要的时间可知，草酸的浓度越大，溶液褪色的时间越少，说明反应速率越快，故答案为：其他条件不变时，草酸的浓度越大，反应速率越快；

③根据n(Mn2+)随时间变化趋势图可知，t2 时反应速率突然加快，可能是生成的锰离子对反应起到催化作用，因此生成二氧化碳的速率也会突然加快，随着反应的进行，溶液中溶质的浓度逐渐减小，因此生成二氧化碳的速率减慢，最后几乎为0，因此生成CO2的速率图像为，故答案为：，锰离子对反应起到催化作用，生成二氧化碳的速率会突然加快，随着反应的进行，溶液中溶质的浓度逐渐减小，生成二氧化碳的速率减慢，最后几乎为0。