Question

【题目】Ⅰ.用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下(KMnO4溶液已酸化)：

实验序号	A溶液	B溶液
①	20mL 0.1mol·L-1H2C2O4溶液	30mL 0.1 mol·L-1KMnO4溶液
②	20mL 0.2mol·L-1H2C2O4溶液	30mL 0.1mol·L-1KMnO4溶液

（1）该实验探究的是____因素对化学反应速率的影响。如图一，相同时间内针筒中所得的CO2体积大小关系是___（填实验序号）。

（2）若实验①在2min末收集了2.24mLCO2(标准状况下)，则在2min末，c(MnO4-)___ mol·L-1(假设混合液体积为50mL)。

（3）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外，本实验还可通过测定___来比较化学反应速率。

（4）小组同学发现反应速率总是如图二，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是①产物MnSO4是该反应的催化剂、②_____。

Ⅱ.一定温度下，将一定量的N2和H2充入固定体积的密闭容器中进行反应：

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。

（1）下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有___。

A.容器内的压强不变

B.容器内气体的密度不变

C.相同时间内有3mol H-H键断裂，有6mol N-H键形成

D.c(N2)：c(H2)：c(NH3)＝1：3：2

E.NH3的质量分数不再改变

（2）若起始时向容器中充入10mol ·L-1的N2和15mol ·L-1的H2，10min时测得容器内NH3的浓度为1.5mol ·L-1。10min内用N2表示的反应速率为___；此时H2的转化率为___。

Answer 1

【答案】浓度 ②＞① 0.0596mol/L 测定生成相同体积的CO2所需时间或相同时间内KMnO4溶液颜色变化的程度 该反应放热 AE 0.075mol/( L·min) 15%

【解析】

Ⅰ.（1）①和②实验中，KMnO4溶液的浓度和体积均相同，但H2C2O4溶液的浓度不同，所以该实验探究的是浓度对化学反应速率的影响。由于②中草酸的浓度大于①中草酸的浓度，所以相同时间内针筒中所得的CO2体积②大于①；

（2）若实验①在2min末收集了标准状况下2.24mLCO2(即1×10-4mol)，根据化学方程式，消耗的MnO4-为2×10-5mol，原有MnO4-的物质的量为0.003mol，则在2min末，剩余的MnO4-的物质的量为2.98×10-3mol，c(MnO4-)=2.98×10-3mol/0.05L=0.0596mol/L；

（3）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外，本实验还可通过测定生成相同体积的CO2所需时间或相同时间内KMnO4溶液颜色变化的程度来比较化学反应速率；

（4）反应开始时反应速率增大，可能的原因除了产物MnSO4是该反应的催化剂外，还可能是由于反应放热，温度升高，使反应速率增大；

Ⅱ.（1）A.此反应是反应前后气体分子数不相等的反应，所以当容器内的压强不变时，混合气的总物质的量不变，达到了平衡状态，故A正确；

B.气体密度等于混合气的总质量除以容器体积，此反应的反应物和生成物都是气体，根据质量守恒，混合气的总质量是不变的，而容器的体积也是固定的，所以容器内气体的密度一直不变，所以混合气的密度不变不能作为此反应达到平衡状态的判断依据，故B不正确；

C.相同时间内有3mol H-H键断裂，必然有6mol N-H键形成，故C不正确；

D.平衡时，各物质的物质的量浓度不再改变，而不是各物质的浓度之比等于方程式的系数比，故c(N2)：c(H2)：c(NH3)＝1：3：2不能作为达到平衡状态的判断标准，故D不正确；

E.平衡时，各物质的质量分数都不再变化，所以NH3的质量分数不再改变可以作为达到平衡的判断标准，故E正确；

故选AE。

（2）若起始时向容器中充入10mol ·L-1的N2和15mol ·L-1的H2，10min时容器内NH3的浓度为1.5mol ·L-1。即NH3的浓度增加了1.5mol ·L-1，所以N2的浓度变化量为0.75mol ·L-1，10min内用N2表示的反应速率为=0.075mol/( L·min)；NH3的浓度增加了1.5mol ·L-1，所以反应的H2为2.25mol ·L-1，此时H2的转化率为×100%=15%。