Question

【題目】草酸()在工業上可作漂白劑、鞣革劑，也是實驗室常用試劑。

（1）已知草酸中相關化學鍵的鍵能數據如下表：

一定條件下發生反應H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g) △H=_________kJ/mol。

（2）現將0.50mol無水草酸放入10L的密閉容器中，分別在T1、T2時進行上述反應(體系內物質均為氣態)，測得n(H2C2O4)隨時間變化的數據如下表：

①溫度：T1_________T2(填“>”、“<”或“=”)；

②T2時0~20min平均反應速率v(CO)= _________；

③該反應達到平衡的標志為_________ (填序號)；

a消耗H2C2O4和生成H2O的物質的量相等 b.氣體密度不變

c混合氣體的平均摩爾質量不變 d.體系中不變

④T2時，反應至20min時再加入0.5molH2C2O4，反應達平衡時H2C2O4物質的量_________0.36mol(填“>”“<”或“=”)。

（3）室溫下利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反應探究外界條件對反應速率的影響，設計方案如下：

①上述反應的離子方程式為_________；

②分析數據可得到的結論是_________；

③該實驗中若n(Mn2+)隨時間變化趨勢如圖一所示，請于圖二畫出t2 后生成CO2的速率圖像(從a點開始作圖)并說明理由_________。

。

Answer 1

【答案】2a+c-b ＜ 0.0016mol/(L·min) cd ＜ 5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O 其他條件不變時，草酸的濃度越大，反應速率越快 ，錳離子對反應起到催化作用，生成二氧化碳的速率會突然加快，隨著反應的進行，溶液中溶質的濃度逐漸減小，生成二氧化碳的速率減慢，最后幾乎為0

【解析】

(1)根據△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算；

(2)①溫度越高，化學反應速率越快；②首先可以計算T2時0~20min平均反應速率v(H2C2O4)，再結合方程式H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g)，計算v(CO)；③根據化學平衡狀態的特征和標志分析判斷；④根據表格數據，T2時，反應至20min時反應達到平衡，再加入0.5molH2C2O4，相當于增大壓強，據此分析判斷；

(3)①反應后H2C2O4轉化為CO2逸出，KMnO4轉化為MnSO4，結合化合價升降守恒寫出并配平反應的化學方程式；②表格中溶液的總體積相同，高錳酸鉀的體積相等，草酸的體積不同，結合溶液褪色需要的時間分析解答；③根據n(Mn2+)隨時間變化趨勢圖可知，t2 時反應速率突然加快，可能是生成的錳離子對反應起到催化作用，因此生成二氧化碳的速率也會突然加快，隨著反應的進行，溶液中溶質的濃度逐漸減小，因此生成二氧化碳的速率減慢，最后幾乎為0，據此分析解答。

(1)反應物中含有2個H-O，2個C-O，2個C=O和1個C-C；生成物H2O+CO+CO2中含有2個H-O，1個，2個C=O，H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g) △H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=2E(C-O)+E(C-C)-E()=(2a+c-b)kJ/mol，故答案為：2a+c-b；

(2)①溫度越高，化學反應速率越快，根據表格數據可知，相同時間內，n(H2C2O4)在T2時變化大，反應速率快，因此溫度：T1＜T2，故答案為：＜；

②T2時0~20min平均反應速率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)，故答案為：0.0016mol/(L·min)；

③a. H2C2O4(g) H2O(g)+CO(g)+CO2(g)，消耗H2C2O4和生成H2O的物質的量始終相等，不能說明達到平衡狀態，錯誤；b.氣體的質量不變，氣體的體積不變，因此氣體密度始終不變，不能說明達到平衡狀態，錯誤；c.氣體的質量不變，氣體的物質的量是一個變量，當混合氣體的平均摩爾質量不變，說明氣體的物質的量不變，說明反應達到了平衡狀態，正確；d.隨著反應的進行，H2C2O4的物質的量減小，CO的物質的量增大，當體系中不變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，正確；故選cd；

④根據表格數據，T2時，反應至20min時反應達到平衡，再加入0.5molH2C2O4，相當于增大壓強，平衡逆向移動，反應達平衡時H2C2O4物質的量＜0.36mol，故答案為：＜；

(3)①反應后H2C2O4轉化為CO2逸出，KMnO4轉化為MnSO4，利用化合價升降相等寫出反應的化學方程式為：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑，改寫成離子方程式為：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O，故答案為：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O；

②表格中溶液的總體積相同，高錳酸鉀的體積相等，草酸的體積不同，因此本實驗探究了草酸的濃度對反應速率的影響，根據溶液褪色需要的時間可知，草酸的濃度越大，溶液褪色的時間越少，說明反應速率越快，故答案為：其他條件不變時，草酸的濃度越大，反應速率越快；

③根據n(Mn2+)隨時間變化趨勢圖可知，t2 時反應速率突然加快，可能是生成的錳離子對反應起到催化作用，因此生成二氧化碳的速率也會突然加快，隨著反應的進行，溶液中溶質的濃度逐漸減小，因此生成二氧化碳的速率減慢，最后幾乎為0，因此生成CO2的速率圖像為，故答案為：，錳離子對反應起到催化作用，生成二氧化碳的速率會突然加快，隨著反應的進行，溶液中溶質的濃度逐漸減小，生成二氧化碳的速率減慢，最后幾乎為0。