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(15分)某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:
【实验原理】2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4= K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O
【实验内容及记录】
实验编号
室温下,试管中所加试剂及其用量 / mL
室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min
0.6 mol/L
H2C2O4溶液
H2O
3 mol/L
稀硫酸
0.05mol/L KMnO4溶液
1
3.0
2.0
2.0
3.0
1.5
2
2.0
3.0
2.0
3.0
2.7
3
1.0
4.0
2.0
3.0
3.9
请回答:
(1)根据上表中的实验数据,可以得到的结论是                                        
(2)利用实验1中数据计算,若用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为:υ(KMnO4)=         
(3)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2+) 随时间变化趋势的示意图,如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现,该实验过程中n(Mn2+) 随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设,并继续进行实验探究。

①该小组同学提出的假设是                                                         
②请你帮助该小组同学完成实验方案,并填写表中空白。
实验编号
室温下,试管中所加试剂及其用量 / mL
再向试管中加入少量固体
室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min
0.6 mol/L
H2C2O4溶液
H2O
3 mol/L
稀硫酸
0.05 mol/L KMnO4溶液
4
3.0
2.0
2.0
3.0
 
t
③若该小组同学提出的假设成立,应观察到的现象是                                    
(4)工业上可用电解K2MnO4浓溶液的方法制取KMnO4,则电解时,阳极发生的电极反应为                       ;总方程式为                                           
(1)其他条件相同时,增大H2C2O4浓度(或反应物浓度),反应速率增大(3分,每点1分)
(2)1.0×10-2 mol / (L·min) (2分)
(3) ①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2+对该反应有催化作用)[2分,不指出MnSO4(或Mn2+)扣1分]  ② MnSO4 (2分)
③ 与实验1比较,溶液褪色所需时间短(2分,不写“与实验1比较”扣1分) 或:所用时间(t)小于1.5min(或其他合理答案)
(4)2MnO42-2e=2MnO4(或 MnO42-e=MnO4 ) (2分);
2K2MnO4+2H2O电解2KMnO4+2KOH+H2↑(2分)

试题分析:(1)根据表中数据可知,其他条件相同时,增大H2C2O4浓度(反应物浓度),反应速率增大。
(2)反应中消耗高锰酸钾的浓度是 =0.015mol/L,所以υ(KMnO4)=0.015mol/L÷1.5min=1.0×10-2 mol / (L·min)。
(3)①由图2可知反应开始后速率增大的比较快,说明生成物中的MnSO4(或Mn2+)为该反应的催化剂.
②要验证假设作对比实验与与实验1比较,其它条件相同时加入MnSO4即可。
③如果假设成立,则加入硫酸锰以后若反应加快,溶液褪色的时间小于1.5min,说明Mn2+是催化剂.
(4)K2MnO4制取KMnO4,反应过程中Mn元素的化合价从+6价升高到+7价,因此锰酸钾在阳极放电,电极反应式为MnO42-e=MnO4,阴极是溶液中的氢离子放电产生氢气,所以总反应式为2K2MnO4+2H2O电解2KMnO4+2KOH+H2↑。
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

CO2是生活中常见的化合物之一,随着世界工业经济的发展、人口的剧增,全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题,人类对CO2的性质研究和综合利用日益重视。
Ⅰ.在催化剂作用下,可由甲醇和CO2直接合成碳酸二甲酯(DMC):CO2 + 2CH3OH → CO(OCH3)2 + H2O,但甲醇转化率通常不会超过1%,这是制约该反应走向工业化的主要原因。某研究小组在其他条件不变的情况下,通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数(TON)的影响来评价催化剂的催化效果。计算公式为:TON=转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量。
(1)根据反应温度对TON的影响图(相同时间内测定),判断该反应的焓变△H________0(填“>”、“=”或“<”),理由是____________________________________。

(2)根据反应时间对TON的影响图(上图),已知溶液总体积10mL,反应起始时甲醇0.25mol,催化剂0.6×10—5 mol,计算该温度下,4~7 h内DMC的平均反应速率:________。
(3)根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图(见上右图),判断下列说法正确的是   
A.由甲醇和CO2直接合成DMC,可以利用甲醇把影响环境的温室气体CO2 转化为资源,在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
B. 在反应体系中添加合适的脱水剂,将提高该反应的TON
C. 当催化剂用量低于1.2×10—5 mol时,随着催化剂用量的增加,甲醇的平衡转化率显著提高
D. 当催化剂用量高于1.2×10—5 mol时,随着催化剂用量的增加DMC的产率反而急剧下降
Ⅱ.如果人体内的CO2不能顺利排除体外会造成酸中毒,缓冲溶液可以抵御外来少量酸或碱对溶液pH的影响,人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系(H2CO3/HCO3-)维持pH稳定。己知正常人体血液在正常体温时,H2CO3的一级电离常数Ka1=10-6.1,c(HCO3-):c(H2CO3)≈20:1,lg2=0.3。
(4)由题给数据可算得正常人体血液的pH________(保留一位小数)。
(5)正常人体血液中H2CO3、HCO3-、OH-、H+四种微粒浓度由大到小关系为:         
(6)当少量的酸、碱进入血液中时,血液pH变化不大,其原因是             

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科目:高中化学 来源:不详 题型:问答题

(16分)复方过氧化氢消毒剂具有高效、环保、无刺激无残留,其主要成分H2O2
(1)H2O2不稳定、易分解,Fe3、Cu2等对其分解起催化作用,为比较Fe3和Cu2对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组同学分别设计了甲、乙两种实验装置。

若利用甲实验,可通过观察________现象,从而定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理,其理由是________;若利用乙实验可进行定量分析,实验时均以生成40mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽略,实验中还需要测量的数据是________。
(2)在含有表面活性剂的酸性水溶液中,以碳为电极,通直流电进行电解可制取氢气和过氧化氢,过氧化氢在          (填“阴极”、“阳极”)产生。                       
以H2O2和硼氢化合物NaBH4(B的化合价为+3价)作原料的燃料电池,可用作通信卫星电源。其工作原理如图所示,写出a极上的电极反应式:              ,正极材料采用MnO2,MnO2除了作电极材料之外还可能具有的作用为                               

(3)锗(Ge)与碳是同主族元素,最新研究表明有机锗具有明显的抗肿瘤活性,锗不与NaOH 溶液反应,但在有H2O2存在时可与NaOH 溶液反应生成锗酸盐,其化学方程式为                 

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

在25 ℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的浓度变化情况如图,下列说法错误的是
A.反应可表示为3X+Y2Z
B.从反应开始到0.4 s时,以Y表示的化学反应速率为0.25 mol·L-1·s-1
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,正逆反应速率均增大
D.升高温度,平衡常数一定增大

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

下列有关说法正确的是
A.实验室制氢气,为了加快反应速率,可向稀H2SO4中滴加少量Cu(NO3)2溶液
B.为处理锅炉水垢中的CaSO4,可先用饱和Na2CO3溶液浸泡,再加入盐酸溶解
C.反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0平衡时,其他条件不变,升高温度,再次达到平衡时氢气转化率增大
D.吸热反应“TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)”在一定条件下可自发进行,则该反应的△S<0

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

从下列实验事实所引起的相应结论不正确的是:
选项
实 验 事 实
结      论
A
其它条件不变, 0.01mol/L的KMnO4酸性溶液分别与0.1mol/L的H2C2O4溶液和0.2mol/L的H2C2O4溶液反应,后者褪色时间短。
当其它条件不变时,增大反应物浓度可以使化学反应速率加快
B
其它条件不变,分别将等体积、等物质的量浓度的Na2S2O3溶液和H2SO4混合液放在冷水和热水中,放在热水中的混合液先出现浑浊。
当其它条件不变时,反应体系的温度越高、化学反应速率越快
C
将少量MnO2粉末加入盛有10%双氧水的锥形瓶内,在化学反应前后,MnO2的质量和化学性质都没有发生改变。
催化剂虽然可以加快化学反应的速率,但一定不参与化学反应过程
D
一定条件下,分别在容积为1L和容积为2L的两个密闭容器中加入等量的氢气和碘蒸气,发生如下反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),获得等量HI时需要的时间前者少。
当其它条件不变时,气态反应体系的压强越大、化学反应速率越快

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科目:高中化学 来源:不详 题型:问答题

(10分)固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体.工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)+49kJ。某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如图实线所示。a,b,c,d括号内数据表示坐标.
(1)0~a,a~b,b~c,c~d四段中,平均反应速率最大的时间段是___________ ,该时间段内H2的平均反应速率是_____________。
(2)平衡时CO2的转化率是多少?反应前后容器内的压强比时多少?(请按计算题格式在答题卡上作答)
L)

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

对可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),△H=-92.4 kJ.mol-1下列叙
述正确的是
A.达到化学平衡时,若升高温度,则正反应速率减小,逆反应速率增大
B.若单位时间内消耗x mol N2,同时生成2x mol NH3,则反应达到平衡状态
C.若达到平衡时,共放出46.2kJ热量,则有l mo1NH3(g)生成
D.达到平衡后,将容器体积减小为原来的一半,重新达到平衡后,c(NH3)变为原平衡时的2倍

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

硫酸用途十分广泛,工业上合成硫酸时,将SO2转化为催化氧化是一个关键步骤。请回答下列问题:
(1)该反应在恒温恒容密闭容器中进行,判断其达到平衡状态的标志是  。(填字母)
a.SO2和SO3浓度相等
b.SO2百分含量保持不变
c.容器中气体的压强不变
d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)某温度下,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196 kJ?mol-1。在一个固定容积为5 L的密闭容器中充入0.20 mol SO2和0.10 mol O2,半分钟后达到平衡,测得容器中含SO3为0.18 mol,则v(O2)=    mol?L-1?min-1,放出的热量为            kJ。
(3)一定温度时,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。试分析工业生产中采用常压的原因是                 

(4)将一定量的SO2和0.7 molO2放入一定体积的密闭容器中,在550℃和催化剂作用下发生反应。反应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减少了21.28 L;再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。则该反应达到平衡时SO2的转化率是多少?(要写出计算过程,计算结果保留一位小数。)

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