Question

【題目】Ⅰ.ClO2氣體是一種高效、廣譜、安全的殺菌消毒劑，可用NaClO3和草酸（H2C2O4）反應(yīng)制得。無水草酸100℃可以升華。某學(xué)習(xí)小組用下圖裝置模擬工業(yè)制取收集ClO2 。

（1）實驗時裝置A需在60℃~100℃進(jìn)行的原因是_________，控制所需溫度的方法是________。

（2）裝置A中反應(yīng)產(chǎn)物有Na2CO3、ClO2和CO2等，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

（3）在裝置C中ClO2和NaOH反應(yīng)生成等物質(zhì)的量的兩種鹽，其中一種鹽為NaClO2 ，寫出反應(yīng)的離子方程式_________________。

Ⅱ. 某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應(yīng)來探究“條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”。實驗時，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩，混合均勻，開始計時，通過測定褪色所需時間來判斷反應(yīng)的快慢。該小組設(shè)計了如下方案：

編號	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度/℃
	濃度（mol/L）	體積/mL	濃度（mol/L）	體積/mL
①	0．10	2．0	0．01	4．0	25
②	0．20	2．0	0．01	4．0	25
③	0．20	2．0	0．01	4．0	50

（1）已知反應(yīng)后H2C2O4轉(zhuǎn)化為CO2逸出，為了觀察到紫色褪去，H2C2O4與KMnO4初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為：c(H2C2O4)c(KMnO4) ≥______________。

（2）探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗編號是_______ (填編號，下同)，可探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗編號是________.

（3）實驗①測得KMn04溶液的褪色時間為40 s，忽略混合前后溶液體積的微小變化，這段時間內(nèi)平均反應(yīng)速率v(KMn04)=_______mol·L-1·min-1。

Answer 1

【答案】 溫度過低，化學(xué)反應(yīng)速率較慢，溫度過高草酸升華或分解 水浴加熱 2NaClO3+H2C2O4=加熱=Na2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O 2ClO2+2OH-= ClO2-+ ClO3-+H2O 2.5 ②③ ①② 0.01

【解析】Ⅰ.(1)一般來說，升高溫度，活化分子的百分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)速率增大，溫度過低，化學(xué)反應(yīng)速率較慢，無水草酸100℃可以升華，溫度過高草酸升華或分解，所以實驗時裝置A需在60℃～100℃進(jìn)行，反應(yīng)溫度低于水的沸點，用水浴可使反應(yīng)容器受熱均勻，所以反應(yīng)要用水浴加熱；
(2)裝置A中反應(yīng)物為NaClO3、H2C2O4，產(chǎn)物有Na2CO3、ClO2和CO2等，Cl(+5→+4)，C(+3→+4)，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，該反應(yīng)方程式為：2NaClO3+H2C2O4Na2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O；
(3)NaOH吸收ClO2尾氣，生成物質(zhì)的量之比為1：1的兩種陰離子，一種為ClO2-，氧化還原反應(yīng)規(guī)律，另一種離子中Cl元素化合價升高，即為ClO3-，反應(yīng)的離子方程式為：2ClO2+2OH-=ClO3-+ClO2-+H2O；

Ⅱ.(1)高錳酸鉀在酸性環(huán)境下能夠氧化過氧化氫，生成氧氣，高錳酸根離子被還原為二價錳離子，反應(yīng)中化合價降低的元素是錳元素，從+7價降到+2價，過氧化氫中氧元素化合價從-1價升高到0價，要使得失電子守恒，高錳酸根離子系數(shù)為2雙氧水系數(shù)為5，依據(jù)原子個數(shù)守恒反應(yīng)的離子方程式：5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O；
(2)探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響，必須滿足除了溫度不同，其他條件完全相同，所以滿足此條件的實驗編號是：②和③；探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響，除了濃度不同，其他條件完全相同的實驗編號是①和②；
(3)混合后溶液中高錳酸鉀的濃度為： =mol/L，40s即min，反應(yīng)完全時平均反應(yīng)速率v(KMnO4)= =÷mol/(Lmin)=0.01mol/(Lmin)。