【题目】完成下列问题 某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案:
实验编号 | H2C2O4溶液 | 酸性KMnO4溶液 | 温度 | ||
浓度(mol·L-1) | 体积(mL) | 浓度(mol·L-1) | 体积 (mL) | ||
① | 0.10 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
② | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
③ | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 50 |
(1)为了观察到紫色褪去,H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥ ______。
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号,下同),可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。
(3)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=________mol·L-1·min-1。
(4)已知实验③中c(MnO4—)~反应时间t的变化曲线如下图。若保其他条件不变,请在图中画出实验②中c(MnO4—)~t的变化曲线示意图。_______
【答案】2.5(或5:2) ②和③ ①和② 0.010
【解析】
(1)根据题中信息及化合价升降法配平反应的化学方程式,然后根据电子守恒计算出1mol草酸完全反应转移的电子数;根据“观察到紫色褪去”必须满足高锰酸钾的物质的量小于草酸的物质的量计算得出二者浓度关系;
(2)根据探究温度对反应速率影响时除了温度外其它条件必须相同判断;根据体积浓度对反应速率影响时除了浓度不同,其他条件必须完全相同分析;
(3)先根据醋酸和高锰酸钾的物质的量判断过量,然后根据不足量及反应速率表达式计算出反应速率;
(4)根据温度降低反应速率减小画出25℃时c(MnO4-)--t的变化曲线示意图。
(1)根据反应后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↑;H2C2O4中碳元素的化合价为+3价,变成二氧化碳后化合价总共升高了2×(4-3)价,所以每消耗1molH2C2O4转移2mol电子;为了观察到紫色褪去,高锰酸钾的物质的量应该少量,即n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥5/2=2.5 ;因此,本题正确答案是:2.5(或5:2)。
(2)探究温度对化学反应速率影响,必须满足除了温度不同,其他条件完全相同,所以满足此条件的实验编号是:②和③;探究反应物浓度对化学反应速率影响,除了浓度不同,其他条件完全相同的实验编号是①和②;综上所述,本题答案是:②和③, ①和②。
(3)草酸的物质的量为:0.10×0.002=0.0002mol,高锰酸钾的物质的量为:0.010×0.004=0.00004mol;草酸和高锰酸钾的物质的量之比为: 0.0002:0.00004=5:1;显然草酸过量,高锰酸钾完全反应,混合后溶液中高锰酸钾的浓度为:(0.010×0.004)/(0.002+0.004)=0.010×2/3mol;这段时间内平均反应速率v(KMnO4)= [0.010×2/3]/(40÷60)=0.010 mol·L-1·min-1。
因此,本题正确答案是:0.010。
(4)25℃时反应速率小于50℃时,所以高锰酸根离子的浓度变化比50℃时小,反应需要的时间大于50℃条件下需要的时间,据此画出25℃时c(MnO4-)--t的变化曲线示意图为: ;因此,本题正确答案是: .
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【题目】以铝土矿(主要成分为Al2O3)为原料,用真空氯化亚铝(AlCl)歧化法,无需进行分离提纯,直接制备金属Al。其反应过程主要由两步组成,如下图:
(1)已知:
Al2O3 (s) + 3C (s) 2Al (l) + 3CO (g) ΔH=+1346 kJ·mol 1
3AlCl (g)AlCl3 (g) + 2Al (l) ΔH=140 kJ·mol 1
①第一步反应的热化学方程式是______。
②第二步AlCl分解反应的化学平衡常数K随温度升高而______(填“增大”、“不
变”或“减小”)。
(2)第一步是可逆反应,选择在接近真空条件下进行,其原因是______。
(3)第二步反应制备的Al中含有少量C,可能的原因是______(不考虑未反应的C,写出1种即可)。
(4)如图为真空AlCl歧化法制备Al的实验装置示意图,控制AlCl3的凝华装置、Al的生成装置和AlCl的制备装置的温度分别为T1、T2、T3,其由高到低的顺序是______。
(5)制备Al的整个过程中可循环利用的物质是______。
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【题目】实脸室取等物质的量的KClO3分别发生下述反应:
反应一:有催化剂存在时,受热分解得到氧气;
反应二:不使用催化剂,加热至743K左右,得到KClO4和KCl。
下列关于①和②的说法正确的是( )
A. 两个反应中都只有一种元素化合价发生改变
B. 两个过程生成KCl的物质的量相同
C. 发生氧化反应的元素相同
D. 发生还原反应的元素相同
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【题目】NH3可用于生产硝酸和尿素。
(1)生产硝酸:
① NH3催化氧化是工业制硝酸的第一步反应,其化学方程式是_____。
② 除此之外,还可能发生以下副反应:
4NH3 (g)+ 4O2 (g) === 2N2O (g) +6H2O (g) ΔH=-1105 kJ/mol
4NH3 (g) + 3O2 (g) === 2N2 (g) +6H2 O(g) ΔH=-1269 kJ/mol
两个副反应在理论上趋势均很大,但实际生产中影响并不大,原因是_____。
(2)生产尿素:
① 尿素的合成分两步进行:
a.2NH3 (g)+CO2(g) NH2COONH4(l) ΔH=-117 kJ/mol
b.NH2COONH4(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=+15 kJ/mol
写出总反应的热化学方程式:______。
② 右图为n(NH3):n(CO2) = 4 : 1时,温度对CO2的转化率的影响。解释温度升高CO2的平衡转化率增大的原因:______。
③ 测定尿素样品含氮量的方法如下:取a g尿素样品,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·L1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L1 NaOH溶液恰好中和,则尿素样品中氮元素的质量分数是______。
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【题目】近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式:________________________________。
(2)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ii补充完整。
i.SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O
ii.I2+2H2O+_________=_________+_______+2 I-_____________
(3)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
序号 | A | B | C | D |
试剂组成 | 0.4 mol·L-1 KI | a mol·L-1 KI 0.2 mol·L-1 H2SO4 | 0.2 mol·L-1 H2SO4 | 0.2 mol·L-1 KI 0.0002 mol I2 |
实验现象 | 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 | 溶液变黄,出现浑浊较A快 | 无明显现象 | 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快 |
①B是A的对比实验,则a=__________。
②比较A、B、C,可得出的结论是______________________。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合i、ii反应速率解释原因:________________。
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【题目】I “碘钟”实验中,3I-+S2O82-===I3—+2SO42-的反应速率可以用遇加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。某探究性学习小组在20 ℃进行实验,得到的数据如下表:
实验编号 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ |
c(I-)/mol/L | 0.040 | 0.080 | 0.080 | 0.160 | 0.120 |
c(S2O82-)/mol/L | 0.040 | 0.040 | 0.080 | 0.020 | 0.040 |
t/s | 88.0 | 44.0 | 22.0 | 44.0 | t1 |
回答下列问题:
(1)该实验的目的是____________________________________________________________。
(2)显色时间t1为________。
(3)通过分析比较上述数据,得到的结论是___________________________________________________。
II根据反应4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2,试回答下列问题。
(1)通常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率____________。
(2)当生成SO2的速率为0.64 mol·L-1·s-1时,则氧气减少的速率为________。
(3)如测得4 s后O2的浓度为2.8 mol·L-1,此时间内SO2的速率为0.4 mol·L-1·s-1,则开始时氧气的浓度为________。
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【题目】下列关于热化学反应的描述中正确的是
A. HCl和NaOH反应的中和热△H=-57.3 kJ·mol1,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热△H=2×(-57.3)kJ·mol1
B. 甲烷的标准燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol1,则CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH<-890.3 kJ·mol1
C. 已知:500℃、30MPa下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1;将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应,放出热量46.2 kJ
D. CO(g)的燃烧热是283.0kJ·mol1,则2CO2(g) ===2CO(g)+O2(g)反应的△H=+566.0 kJ·mol1
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【题目】“绿水青山就是金山银山”,因此研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。
(1)SO2的排放主要来自于煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:
①SO2(g)+NH3·H2O(aq)==NH4HSO3(aq) △H1=akJ·mol-1;
②NH3·H2O(aq)+NH4HSO3(aq)==(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) △H2=bkJ·mol-1;
③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)==2(NH4)2SO4(aq) △H3=ckJ·mol-1。
则反应2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g)==2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(1)的△H=___________kJ·mol-1。
(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)===2CaSO4(s)+2CO2(g)
△H=-681.8kJ·mol-1对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在T℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
O2 | 1.00 | 0.79 | 0.60 | 0.60 | 0.64 | 0.64 |
CO2 | 0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 0.88 | 0.88 |
①0~10min内,平均反应速率v(O2)___________mol·L-1·min-1;当升高温度,该反应的平衡常数K___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是___________(填字母)。
A加入一定量的粉状碳酸钙 B通入一定量的O2
C适当缩小容器的体积 D加入合适的催化剂
(3) NOx的排放主要来自于汽车尾气,人利用反应
C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示:
由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升髙而增大,其原因为____________________;在1100K时,CO2的体积分数为___________。
(4)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=___________[已知:气体分压(P分)=气体总压(Pa)×体积分数]。
(5)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.8k·mol-1,生成无毒的N2和CO2。实验测得,v正=k正·c2(NO)·c2(CO),v逆=k逆·c(N2) ·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数___________(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。
②若在1L的密闭容器中充入1 molCO和1 molNO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为40%,则=___________。
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