Question

【題目】（1）某小組擬用酸性KMnO4溶液與H2C2O4溶液的反應（此反應為放熱反應）來探究“條件對化學反應速率的影響，并設計了如下的方案記錄實驗結果（忽略溶液混合體積變化）。

限選試劑和儀器：0.20 mol/L H2C2O4溶液、0.010 mol/L KMnO4溶液（酸性）、MnSO4、蒸餾水、試管、量筒、秒表、恒溫水浴槽。

物理量 編號	V（0.20 mol/L H2C2O4溶液）/mL	V（蒸餾水）/mL	V（0.010 mol/L酸性KMnO4溶液）/mL	m（MnSO4）/g	T/℃	乙
①	2.0	0	4.0	0	50
②	2.0	0	4.0	0	25
③	1.5	a	4.0	0	25
④	2.0	0	4.0	0.1	25

回答下列問題：

①寫出上述反應的離子方程式：________________________。

②上述實驗①②是探究____________對化學反應速率的影響；上述實驗②④是探究____________對化學反應速率

影響。若上述實驗②③是探究濃度對化學反應速率的影響，則a為______________；表格中的“乙”填寫t/s，其測量的是______________________。

③實驗①中對“乙”重復測量三次，所得數值分別13.6，13.5，13.4。忽略混合前后溶液體積的微小變化，這段時間內平均反應速率v(KMnO4)＝___________ 。

④已知實驗①50℃時c(MnO)～反應時間t的變化曲線如圖I。若保持其他條件不變，請在坐標圖中，畫出實驗②25℃時c(MnO)～t的變化曲線示意圖。______________

　　

（2）測定中和熱的實驗裝置如圖II所示。

①寫出稀硫酸和稀氫氧化鈉溶液反應表示中和熱的熱化學方程式_______________________（中和熱數值為57.3 kJ/mol）：

②取60mL0.50mol/L NaOH溶液和50mL0.50mol/L硫酸溶液進行實驗，實驗數據如下表。

實驗次數	起始溫度t1/℃			終止溫度 t2/℃	溫度差 （t2-t1）/℃
	H2SO4	NaOH	平均值
1	26.2	26.0	26.1	29.9
2	26.2	26.4	26.3	30.6
3	25.9	25.9	25.9	29.5
4	26.4	26.2	26.3	30.0

近似認為0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm3，中和后生成溶液的比熱容c=4.18 J/(g·℃)。則中和熱△H=________________________kJ/mol（列出計算式）。

③能引起中和熱偏高的原因是（填字母）__________。

A．實驗裝置保溫、隔熱效果差

B．量取NaOH溶液的體積時仰視讀數

C．用50mL0.50mol/L醋酸代替了硫酸進行反應，

D．用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定H2SO4溶液的溫度

E. 量取硫酸溶液的體積時仰視讀數

Answer 1

【答案】 2MnO4－+5H2C2O4+6H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O 溫度 催化劑 0.5 溶液褪色所需時間 5.0×10－4 mol·L－1·s－1 1/2H2SO4(aq)＋NaOH(aq)=1/2Na2SO4(aq)＋H2O(l) △H＝－57.3kJ/mol 或H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)= Na2SO4(aq)＋2H2O(l) △H＝－114.6kJ/mol A

【解析】試題分析：（1）MnO4-被H2C2O4還原為Mn2+，H2C2O4被氧化為CO2氣體；②實驗①②的變量是溫度；實驗④比實驗②多加0.1g催化劑 MnSO4；實驗②③是探究H2C2O4溶液濃度對化學反應速率的影響，應控制KMnO4的濃度相同；要計算反應速率，需測量高錳酸鉀溶液褪色所需時間；③根據 計算v(KMnO4)；④實驗②的反應溫度比實驗①低，所以反應速率慢，褪色消耗時間多；（2）①中和熱是生成1mol水放出的熱量；②第2次實驗數據明顯偏離正常的誤差范圍，根據1、3、4三次實驗數據計算平均溫度差，根據Q=mc△T計算60mL0.50mol/L NaOH溶液和50mL0.50mol/L硫酸溶液反應放出的熱量；③中和熱是強酸和強堿反應生成1mol水時放出的熱量，依據Q=Q=mc△T來逐項分析。

解析：（1）MnO4-被H2C2O4還原為Mn2+，H2C2O4被氧化為CO2氣體，反應的離子方程式是2MnO4－+5H2C2O4+6H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O；②實驗①②的變量是溫度，所以實驗①②是探究溫度對化學反應速率的影響；實驗④比實驗②多加0.1g催化劑 MnSO4，所以實驗②④是探究催化劑對化學反應速率影響；實驗②③是探究H2C2O4溶液濃度對化學反應速率的影響，應控制KMnO4的濃度相同，所以需要加入0.5mL蒸餾水，故a=0.5；要計算反應速率，需測量高錳酸鉀溶液褪色所需時間；③三次實驗平均用時13.5s；④實驗②的反應溫度比實驗①低，所以反應速率慢，褪色消耗時間多，所以圖像是；

（2）①中和熱是生成1mol水放出的熱量，稀硫酸和稀氫氧化鈉溶液反應表示中和熱的熱化學方程式是H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)= Na2SO4(aq)＋2H2O(l) △H＝－114.6kJ/mol；②第2次實驗明顯偏離正常的誤差范圍，根據1、3、4三次實驗數據，平均溫度升高3.7℃，根據Q=mc△T，60mL0.50mol/L NaOH溶液和50mL0.50mol/L硫酸溶液反應放出的熱量是(50+60)g4.18 J/(g·℃) 3.7℃ kJ /J，60mL0.50mol/L NaOH溶液和50mL0.50mol/L硫酸溶液反應生成水的物質的量是0.06L 0.5mol/L，則△H= ；③A．實驗裝置保溫、隔熱效果差，測得中和熱偏小，故A錯誤；B．量取NaOH溶液的體積時仰視讀數，量取的氫氧化鈉偏多，生成水的物質的量多，所以放出熱量多，測得中和熱數值偏大，故B正確；

C．用50mL0.50mol/L醋酸代替了硫酸進行反應，醋酸是弱酸，醋酸的電離是吸熱的過程，所以導致實驗測得中和熱的數值偏小，故C錯誤；D．用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定H2SO4溶液的溫度，會發生酸和堿的中和，溫度計示數變化值減小，所以導致實驗測得中和熱的數值偏小，故D錯誤。E.由于硫酸本身就過量，量硫酸溶液的體積時仰視讀數，生成水的物質的量不變，放熱不變，實驗測得中和熱的數值無影響，故E錯誤。