Question

8．（1）向一定體積的密閉容器中加入2molA、0.6molC和一定量的B三種氣體．一定條件下發生反應，各物質濃度隨時間變化如圖I所示，其中t₀～t₁階段c（B）畫出．圖Ⅱ為t₂時刻后改變反應條件，化學反應速率隨時間變化的情況，四個階段改變的條件均不相同，每個階段只改變濃度、溫度、壓強、催化劑中的一個條件，其中t₃～t₄階段為使用催化劑．

請回答下列問題：
①若t₁=30min，則t₀～t₁階段以C物質的濃度變化表示的反應速率為0.01 mol/（L•min）；
②t₄～t₅階段改變的條件為減小壓強，B的起始物質的量濃度為0.5mol/L．各階段平衡時對應的平衡常數如下表所示：

t1～t2	t2～t3	t3～t4	t4～t5	t5～t6
K1	K2	K3	K4	K5

K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關系為K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅（用“＞”、“＜”或“=”連接）；
③t₅～t₆階段保持容器內溫度不變，若A的物質的量共變化了0.01mol，而此過程中容器與外界的熱交換總量為aKJ，寫出此溫度下該反應的熱化學方程式：2A（g）+B（g） 3C（g）△H=+200a kJ/mol
（2）已知2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑，在酸性高錳酸鉀溶液和草酸溶液反應時，發現開始一段時間，反應速率較慢，溶液褪色不明顯；但不久突然褪色，反應速率明顯加快．
①針對上述實驗現象，某同學認為KMnO₄與H₂C₂O₄反應是放熱反應，導致溶液溫度升高，反應速率加快．從影響化學反應速率的因素看，你的猜想還可能是硫酸錳或Mn²⁺的催化作用的影響．
②若用實驗證明你的猜想，除酸性高錳酸鉀溶液、草酸溶液試劑外，還需要選擇的試劑最合理的是B
A、硫酸鉀         B、硫酸錳         C、水      D、氯化錳．

Answer 1

分析 （1）①根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（C）；
②圖Ⅱ是在四種不同情況下影響化學的平衡，而影響平衡的因素有：濃度、溫度、壓強、催化劑；t₃～t₄和t₄～t₅這兩段平衡是不移動的，則只能是壓強和催化劑影響的，因此應該推斷該反應為等體積變化的反應，t₃～t₄的平衡比原平衡的速率要快，而t₄～t₅的速率又變慢，則前者應是加催化劑，因為條件只能用一次，t₄～t₅段為減壓；反應物的濃度降低，生成物的濃度增大，結合圖Ⅰ可知，A為反應物，C為生成物，A的變化為0.2mol/L，C的變化量為0.3mol/L．又由于該反應為等體積變化的反應，所以B為反應物，根據化學反應的速率之比等于化學方程式前的計量系數比，寫出該反應的方程式為2A（g）+B（g） 3C（g），起始2molA所對應的濃度為1mol/L，則體積應是2L，t₅-t₆ 階段為升高溫度，v（正）＞（逆），平衡向正反應方向移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動；根據平衡常數，平衡移動解答K₁、K₂、K₃、K₄、K₅之間的關系；
③依據熱化學方程式的書寫方法和焓變計算得到熱化學方程式；
（2）①錳離子有催化作用；
②要想驗證錳離子的催化作用，再加入硫酸錳即可．

解答 解：（1）①15min內，以C濃度變化表示的反應速率為v（C）=$\frac{0.6mol/L-0.3mol/L}{30min}$=0.01 mol/（L•min），故答案為：0.01 mol/（L•min）；
②t₃～t₄和t₄～t₅這兩段平衡是不移動的，則只能是壓強和催化劑影響的，因此應該推斷該反應為等體積變化的反應，t₃～t₄的平衡比原平衡的速率要快，而t₄～t₅的速率又變慢，則前者應是加催化劑，因為條件只能用一次，t₄～t₅段為減壓．反應物的濃度降低，生成物的濃度增大，結合圖Ⅰ可知，A為反應物，C為生成物，A的變化為0.2mol/L，C的變化量為0.3mol/L．又由于該反應為等體積變化的反應，所以B為反應物，根據化學反應的速率之比等于化學方程式前的計量系數比，該反應的方程式為2A（g）+B（g） 3C（g），所以，△c（B）=$\frac{1}{2}$△n（A）=$\frac{1}{2}$×0.2mol/L=0.1mol/L，故B的起始物質的量濃度為c（B）=0.1mol/L+0.4mol/L=0.5mol/L，t₂-t₃段，為改變濃度，平衡移動，平衡常數不變，
t₃-t₄段，使用催化劑，加快反應，平衡常數不變，
t₄-t₅段，為降低壓強，反應速率降低，平衡不移動，平衡常數不變，
t₅-t₆段，為升高溫度，平衡向正反應方向移動，平衡常數增大，
故 K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅，
故答案為：減小壓強；0.5mol/L； K₁=K₂=K₃=K₄＜K₅；
③根據方程式計算，若A的物質的量共變化了0.01mol，而此過程中容器與外界的熱交換總量為a kJ，則反應2molA時，交換熱量200akJ，而由圖象可知，t₅～t₆階段應為升高溫度，正反應速率大于逆反應速率，平衡向正反應方向移動，則正反應為吸熱反應，所以熱化學方程式為2A（g）+B（g） 3C（g）△H=+200a kJ/mol，故答案為：2A（g）+B（g） 3C（g）△H=+200a kJ/mol；
（2）KMnO₄與H₂C₂O₄反應生成硫酸錳，錳離子有催化作用，所以猜想還可能是催化劑的作用，
故答案為：硫酸錳或Mn²⁺的催化作用；
（4）要想驗證錳離子的催化作用，在做對比實驗時同時加入硫酸錳觀察反應速率是否變化即可，
故選B．

點評 本題以圖象的形式考查影響化學反應速率、化學平衡移動的因素、探究影響化學反應速率的因素等知識，題目難度中等．