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2.酸性 KMnO4溶液能与草酸(H2C2O4)溶液反应.某化学探究小组利用反应过程中溶液紫色消失快慢的 方法来研究影响反应速率的因素.
I.实验前首先用浓度为 0.1000mol/L 酸性 KMnO4标准溶液滴定未知浓度的草酸溶液.
(1)写出滴定过程中发生反应的离子方程式 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O.
(2)下列有关一定物质的量浓度溶液配制的说法中正确的是 C.
A.把 15.8g KMnO4固体溶于 1L 水中所得溶液物质的量浓度为 0.1mol/L
B.把 0.01mol KMnO4固体投入 100mL 容量瓶中加水至刻度线,充分振荡后,浓度为 0.1mol/L C.需要 90mL 0.1mol/L 的 KMnO4溶液,应准确称量 KMnO4 固体 1 58g
D.定容时仰视容量瓶颈刻度线读数,会使配制的溶液浓度偏高
II.通过滴定实验得到草酸溶液的浓度为 0.2000mol/L.用该草酸溶液按下表进行后续实验(每次实验草酸溶液 的用量均为 8.00mL).
实验
编号
温度
(℃)
催化剂
用量(g)
酸性高锰酸钾溶液
体积(mL)浓度(mol/L)
1250.54.000.1000
2500.54.000.1000
3250.54.000.0100
42504.000.1000
(3)写出表中实验 1 和实验 2 的实验目的: 探究温度不同对反应速率的影响.
(4)该小组同学对实验 1 和实验 3 分别进行了三次实验,测得以下实验数据(从混合振荡均匀开始计时):
实验
编号
溶液褪色所需时间(min)
第 1 次第 2 次第 3 次
114.013.011.0
26.56.76.8
分析上述数据后得出“其他条件相同时,酸性高锰酸钾溶液的浓度越小,褪色时间就越短,即反应速率就
越快”的结论.甲同学认为该小组“探究反应物浓度对速率影响”的实验方案设计中存在问题,从而得到 了 错 误 的 实 验 结 论,甲 同 学 改 进 了 实 验 方 案,请 简 述 甲 同 学 改 进.
(5)该实验中使用的催化剂应选择 MnSO4并非 MnCl2,原因可用离子方程式表示为 2MnO4-+10Cl-+16H+=5Cl2↑+2Mn2++8H2O.
III.工业上可用软锰矿(主要成分为 MnO2)经下列生产过程制备高锰酸钾.
①由软锰矿提取得到 MnO2,然后在 MnO2、KOH 的熔融混合物中通入空气可制得锰酸钾(K2MnO4);
②向锰酸钾溶液中通入 CO2 可获得高锰酸钾.
(6)第①步生产过程中,在熔融混合物中通入空气时发生反应的化学方程式:2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O.
(7)向锰酸钾溶液中通入CO2可获得高锰酸该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2:1.

分析 (1)高锰酸钾具有强氧化性,能把草酸氧化成二氧化碳,自身被还原成二价锰离子;
(2)A.15.8gKMnO4物质的量为0.1mol,溶于1L水中所得溶液的体积大于1L;
B.固体应先在烧杯中溶解,然后转移入容量瓶;
C.需要90mL的溶液,因为没有90mL容量瓶,故需要100mL容量瓶,经计算得知:配制0.1mol/L的KMnO4溶液,应准确称量固体1.58g;
D.定容时仰视容量瓶颈刻度线读数,会使配制的溶液浓度偏低;
(3)Ⅱ实验1、2反应物用量完全相同,只有温度不同,目的就在于探究温度不同对反应速率的影响;
(4)高锰酸钾的物质的量相同,浓度不同的草酸溶液,可以探究反应物浓度对该反应速率的影响;
(5)酸性条件下,高锰酸根离子能将氯离子氧化成氯气;
(6)由工艺流程转化关系可知,MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生反应生成K2MnO4,根据元素守恒还应生成水.反应中锰元素由+4价升高为+6价,总升高2价,氧元素由0价降低为-2价,总共降低4价,化合价升降最小公倍数为4,所以MnO2系数2,O2系数为1,根据锰元素守恒确定K2MnO4系数,根据钾元素守恒确定KOH系数,根据氢元素守恒确定H2O系数;
(7)由工艺流程转化关系可知,向K2MnO4溶液中通入CO2制备KMnO4、还生成K2CO3、MnO2,故化学方程式为3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+2K2CO3+MnO2,升失氧化还原剂,得到的是氧化产物,降得还原氧化剂得到的是还原产物,据此进行分析.

解答 解:(1)高锰酸钾具有强氧化性,把草酸中的C从+3价氧化成+4价的二氧化碳,Mn元素从+7价变化到+2价的锰离子,由于草酸分子中有2个C原子,所以高锰酸钾与草酸的反应比例为 5:2,故反应的方程式为:2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,
故答案为:2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;
(2)A.15.8gKMnO4物质的量为0.1mol,溶于1L水中所得溶液的体积大于1L,故A错误;
B.固体应先在烧杯中溶解,然后转移入容量瓶,不能在容量瓶中溶解,故B错误;
C.需要90mL的溶液,因为没有90mL容量瓶,故需要100mL容量瓶,经计算得知:配制0.1mol/L的KMnO4溶液,应准确称量固体1.58g,故C正确;
D.定容时仰视容量瓶颈刻度线读数,会使配制的溶液浓度偏低,故D错误,
故答案为:C;
(3)Ⅱ实验1、2反应物用量完全相同,只有温度不同,目的就在于探究温度不同对反应速率的影响;
故答案为:探究温度不同对反应速率的影响;
(4)因根据表格中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系,需满足高锰酸钾的物质的量相同,浓度不同的草酸溶液,故甲同学改进的实验方案其它条件相同时,利用等量且少量的高锰酸钾与等体积不同浓度的足量草酸溶液反应,测量溶液褪色时间,
故答案为:其它条件相同时,利用等量且少量的高锰酸钾与等体积不同浓度的足量草酸溶液反应,测量溶液褪色时间;
(5)酸性条件下,高锰酸根离子能将氯离子氧化成氯气,自身被还原成二价锰离子,反应方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+=5Cl2↑+2Mn2++8H2O,
故答案为:2MnO4-+10Cl-+16H+=5Cl2↑+2Mn2++8H2O.
(6)由工艺流程转化关系可知,MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生反应生成K2MnO4,根据元素守恒还应生成水.反应中锰元素由+4价升高为+6价,总升高2价,氧元素由0价降低为-2价,总共降低4价,化合价升降最小公倍数为4,所以MnO2系数2,O2系数为1,根据锰元素守恒确定K2MnO4系数为2,根据钾元素守恒确定KOH系数为4,根据氢元素守恒确定H2O系数为2,所以反应化学方程式为2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O,
故答案为:2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O;
(7)由工艺流程转化关系可知,向K2MnO4溶液中通入CO2制备KMnO4、还生成K2CO3、MnO2,故化学方程式为3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+2K2CO3+MnO2,升失氧化还原剂,得到的是氧化产物,故氧化产物为KMnO4,降得还原氧化剂得到的是还原产物,故还原产物为MnO2,故氧化产物与还原产物的物质的量之比为2:1,
故答案为:2:1.

点评 本题考查了探究温度、浓度对反应速率的影响、浓度随时间变化的曲线,题目难度中等,试题侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源:2016-2017学年河南省新乡市高二上第一次月考化学卷(解析版) 题型:选择题

根据下表的数据,H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)的反应热应为( )

部分物质的键能

H2

Cl2

HCl

键能(kJ·mol-1)

436

243

431

A.+183.0 kJ·mol-1 B.-366.0 kJ·mol-1

C.-183.0 kJ·mol-1 D.+211.0 kJ·mol-1

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科目:高中化学 来源:2016-2017学年重庆市高二上第一次月考化学卷(解析版) 题型:选择题

现有两正盐的稀溶液,分别是a mol/L NaX溶液和b mol/L NaY溶液。下列说法不正确的是

A.若a>b,测得c(X-)=c(Y-),可推出溶液中的c(HX)>c(HY)

B.若a>b,测得c(X-)=c(Y-),可推出溶液中的c(HX)=c(HY)

C.若a=b,且pH(NaX)>pH(NaY),则浓度相同时,酸性HX<HY

D.若a=b,并测得 a=c(X-)=c(Y-)+c(HY),则HX是强酸,HY是弱酸

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

10.某同学设计了如图所示装置(部分夹持装置已略去),该装置可以用来进行多项实验研究.
请回答:
(1)用上述装置探究影响化学反应速率的因素.
①圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是Zn+2H+=Zn2++H2↑.
②用上述装置进行实验,以生成9.0mL气体为计时终点,结果为t1>t2
序号V(H2SO4)/mLc(H2SO4)/mol•L-1t/s
401t1
404t2
比较实验Ⅰ和Ⅱ可以得出的实验结论是在其它条件一定时,化学反应速率随反应物浓度的增大而增大.
③若将锌片换成含杂质的粗锌片,且控制其他条件使其与上述实验完全一致,所测得的反应速率均大于上述实验对应的数据.粗锌片中所含杂质可能是abc(填序号).
a.石墨     b.银      c.铜      d.沙粒(二氧化硅)
(2)用上述装置测定粗锌片的纯度.
①连接好装置,检查装置气密性,称量粗锌片mg置于圆底烧瓶中,滴加足量稀硫酸,充分反应直至不再产生气体为止,测得气体体积为VL,则粗锌片的纯度为$\frac{65V}{22.4m}$×100%.
②本实验在读数前对量气管的操作是调整左右两管的液面高度相平,且视线与液面相平.
③本套装置中若考虑滴入的稀硫酸的体积(假设其它操作都正确),则测得的气体的体积将.无影响(填“偏大”、“偏小”或“无影响”,)
(3)用上述装置验证生铁在潮湿空气中会发生吸氧腐蚀.
①圆底烧瓶中的试剂可选用c(填序号).
NH4Cl溶液 b.C2H5OH c.Na2CO3溶液        d.稀硫酸
②能证明生铁在潮湿空气中会发生吸氧腐蚀的现象是量气管右端液面下降,左端液面上升.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.能表示阿伏加德罗常数的数值是(  )
A.1mol金属钠含有的电子数
B.标准状况下,22.4L酒精所含的分子数
C.12g12C所含的原子数
D.1L 1mol/L的硫酸溶液中所含的H+

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.研究含氮、硫污染物的治理是环保的一项重要工作.
(1)①N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H1
②2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H2
③C(s)+O2(g)═CO2(g)△H3
则2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=2△H3-△H1-△H2(用△H1、△H2、△H3表示)
(2)工业上常用醋酸二氨合亚铜[Cu(NH3 2]AC溶液(AC为CH3COO-)来吸收某合成气中的CO,其反应为:[Cu(NH3 2]AC(aq)+NH3(g)+CO(g)?[Cu(NH33]AC•CO(aq)△H<0
常压下,将吸收一氧化碳的溶液处理重新获得[Cu(NH3 2]AC溶液的措施是加热;
(3)用天然气制取H2的其原理为:CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g). 在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol/L的CH4与CO2,在一定条件下发生反应,CH4的平衡转化率与温度及压强(单位Pa)的关系如图所示:压强P1小于P2(填“大于”或“小于”),理由是温度一定时,正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,即逆向移动,甲烷的转化率减小;压强为P2时,在Y点:v(正)大于 v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”).
(4)NOx也可被NaOH溶液吸收而生成NaNO3、NaNO2,已知某温度下,HNO2的电离平衡常数Ka=9.6×10-4,NaNO2溶液中存在平衡NO2-+H2O?HNO2+OH-Kh=5.0×10-11则该温度下水的离子积常数KW=4.8×10-14

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.NA表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是(  )
A.18g2H2O中含有的电子数目为NA
B.0.1L0.5mol/LCH3COOH溶液中含有的氢离+数为0.05NA
C.常温常压,22.4LC12中含有的分子数为6.02×1023
D.常温常压下,足量的金属Al与lmolCl2共热,转移电子数为2NA

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

11.用NA表示阿伏加德罗常数的值.下列叙述正确的是(  )
A.1molCl2与Fe粉完全反应时转移电子数为2NA
B.过氧化钠与水反应时,每生成1molO2,转移4mol电子
C.标准状况下,11.2L氟化氢中含有氟原子的数目为0.5NA
D.0.1 mol•L-1NaHSO4溶液中,阳离子数目之和为0.3NA

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.下列化学方程式书写正确的是(  )
A.苯酚钠溶液中通入CO2
B.常温下CH2=CHCH3与水接触:CH2=CHCH3+H2O→CH3CH(OH)CH3
C.乙醇和金属钠发生反应放出氢气:2CH3CH2OH+2 Na→2CH3CH2ONa+H2
D.甲苯与氯气在铁粉催化作用下发生反应:

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