Question

【題目】草酸(H2C2O4)廣泛存在于食品中，人們對其及相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行了深入研究。

（1）H2C2O4 (s) H2O(g)+CO(g)+CO2(g) △H=+340kJ·mol-1，寫出此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式 K= ；密閉容器中，保持溫度不變，下列有關(guān)選項正確的是（ ）

A．恒容時，容器的壓強(qiáng)不再變化，說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

B．恒壓時，容器的體積不再變化，說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

C．氣體摩爾體積不再發(fā)生變化，說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

D．氣體平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化，說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

（2）草酸分解所需燃料可以是CO，通過甲烷制備CO：

CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H >O。常溫下，在2 L的密閉容器中通入4 mol CH4氣體和6 mol CO2氣體發(fā)生反應(yīng)，5min后達(dá)到平衡，測得CO氣體的濃度為0.1 mol·L-1。

①平衡時，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO2)= mol·L-1min-1。

②在不改變反應(yīng)混合物用量的前提下，為了提高CH4氣體的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是 。

（3）電解飽和草酸溶液可以制得高檔香料乙醛酸(H2C2O3)，裝置如下圖1所示，寫出復(fù)合膜電極的電極反應(yīng)式 。

（4）在K3Fe(C2O4)3溶液中存在：[Fe(C2O4)3]3-Fe3++3C2O42-，常溫下，該溶液中

[Fe(C2O4)3]3-的濃度與溫度的關(guān)系如上圖2所示，則A點的c(Fe3+) B點的c(Fe3+) (填“<”“>”或“=”)；草酸是一種溫和的還原劑，其他條件不變，向K3Fe(C2O4)3溶液中加入少量KMnO4固體，Fe3+的濃度 (填“增大”“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】（1）K=c(H2O)·c(CO)·c(CO2)； AB

（2）①0.01 ②升高溫度或增大容器的體積（減小壓強(qiáng)）

（3）H2C2O4+2H++2e－=H2C2O3+H2O(3分 )

（4）< ；增大

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)H2C2O4 （s）H2O（g）+CO（g）+CO2（g）△H=+340kJmol-1的平衡常數(shù)表達(dá)式 K=c（H2O）c（CO）c（CO2）；密閉容器中，保持溫度不變，A．反應(yīng)H2C2O4 （s）H2O（g）+CO（g）+CO2（g）是一個氣體體積增大的反應(yīng)，恒容時，容器的壓強(qiáng)不再變化，說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故A正確；B．反應(yīng)H2C2O4 （s）H2O（g）+CO（g）+CO2（g）是一個氣體體積增大的反應(yīng)，恒壓時，容器的體積不再變化，說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故B正確；C．氣體摩爾體積只與氣體狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)氣體摩爾體積不再發(fā)生變化，不能說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故C錯誤；D．生成物氣體是按照固定比例生成的，氣體平均摩爾質(zhì)量不發(fā)生變化，所以氣體平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化，不能說明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故D錯誤。

（2）CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H＞O．

起始（mol）4 6 0 0

變化（mol）0.1×1 0.1×1 0.1×2 0.1×2

平衡（mol）3.9 5.9 0.1×2 0.1×2

①平衡時，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v（CO2）=0.1/2/5==0.01molL-1min-1。②反應(yīng)CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H＞O正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，且是一個氣體體積增大的反應(yīng)，故升高溫度或增大容器的體積（減小壓強(qiáng)）平衡右移，CH4氣體的轉(zhuǎn)化率升高。（3）用惰性電極電解飽和草酸溶液，草酸在陰極放電，C由+3價降到+1價，得到2個電子，電極反應(yīng)式為H2C2O4+2H++2e-=H2C2O3+H2O。（4）從圖2所示知溫度升高溶液中[Fe（C2O4）3]3-的濃度減小，[Fe（C2O4）3]3-Fe3++3C2O42-平衡右移，則A點的c（Fe3+）＜B點的c（Fe3+）。草酸是一種溫和的還原劑，加入少量KMnO4固體，草酸被氧化，濃度減小，平衡右移，Fe3+的濃度增大。