Question

8．目前，消除氮氧化物污染有多種方法．
（1）用CH₄催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染．已知：
①CH₄ （g）+4NO₂ （g）═4NO（g）+CO₂ （g）+2H₂ O（g）△H=-574kJ•mol^-1
②CH₄ （g）+4NO（g）═2N₂ （g）+CO₂ （g）+2H₂ O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1
寫出CH₄（g）與NO₂（g）反應(yīng)生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-955kJ•mol^-1．
（2）酸性KMnO₄溶液能與草酸（H₂C₂O₄）溶液反應(yīng)．某探究小組利用反應(yīng)過程中溶液紫色消失快慢的方法來研究影響反應(yīng)速率的因素．
Ⅰ．實驗前首先用濃度為0.1000mol•L^-1酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定未知濃度的草酸．
①寫出滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
②滴定過程中操作滴定管的圖示正確的是A． 
③若配制酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液時，俯視容量瓶的刻度線，會使測得的草酸溶液濃度偏低（填“偏高”、“偏低”、或“不變”）．
Ⅱ．通過滴定實驗得到草酸溶液的濃度為0.2000mol•L^-1．用該草酸溶液按下表進行后續(xù)實驗（每次實驗草酸溶液的用量均為8mL）．

實驗編號	溫 度（℃）	催化劑用量（g）	酸性高錳酸鉀溶液		實驗?zāi)康?br />a．實驗1和2探究 探究不同溫度對反應(yīng)速率的影響  b．實驗1 和3 探究反應(yīng)物濃度對該反應(yīng)速率的影響； c．實驗1 和4 探究催化劑對該反應(yīng)速率的影 響．
			體積（mL）	濃度 （mol•L-1）
1	25	0.5	4	0.1000
2	50	0.5	4	0.1000
3	25	0.5	4	0.0100
4	25	0	4	0.1000

④寫出表中a 對應(yīng)的實驗?zāi)康奶骄坎煌瑴囟葘Ψ磻?yīng)速率的影響；
⑤該小組同學(xué)對實驗1和3分別進行了三次實驗，測得以下實驗數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開始計時）：

實驗編號	溶液褪色所需時間（min）
	第1 次	第2 次	第3 次
1	14.0	13.0	11.0
3	6.5	6.7	6.8

分析上述數(shù)據(jù)后得出“當(dāng)其它條件相同時，酸性高錳酸鉀溶液的濃度越小，褪色時間就越短，即反應(yīng)速率就越快”的結(jié)論．某同學(xué)認為該小組“探究反應(yīng)物濃度對速率影響”的實驗方案設(shè)計中存在問題，從而得到了錯誤的實驗結(jié)論，請簡述改進的實驗方案其它條件相同時，利用等量且少量的高錳酸鉀與等體積不同濃度的足量草酸溶液反應(yīng)，測量溶液褪色時間．
⑥該實驗中使用的催化劑應(yīng)選擇MnSO₄并非MnCl₂，原因為（離子方程式表示）為2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)蓋斯定律計算[①+②+③×4]×$\frac{1}{2}$得到CH₄（g）與NO₂（g）反應(yīng)生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式；
（2）Ⅰ．①高錳酸鉀具有強氧化性，能把草酸氧化成二氧化碳，自身被還原成二價錳離子；
②根據(jù)滴定管的使用規(guī)則判斷；
③配置酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液時，俯視容量瓶的刻度線，溶液的體積偏小，配制的溶液的濃度偏大，滴定時消耗的高錳酸鉀溶液的體積偏小；
Ⅱ．④實驗1、2只有溫度不同，其他用量完全相同；
⑤高錳酸鉀的物質(zhì)的量相同，濃度不同的草酸溶液，可以探究反應(yīng)物濃度對該反應(yīng)速率的影響；
⑥酸性條件下，高錳酸根離子能將氯離子氧化成氯氣．

解答 解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-l
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂ O（g）△H=-1160kJ•mol^-l
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-l
依據(jù)蓋斯定律計算[①+②+③×4]×$\frac{1}{2}$得到CH₄（g）與NO₂（g）反應(yīng)生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-955 kJ•mol^-1；
（2）Ⅰ．①高錳酸鉀具有強氧化性，把草酸中的C從+3價氧化成+4價的二氧化碳，Mn元素從+7價變化到+2價的錳離子，由于草酸分子中有2個C原子，根據(jù)得失電子守恒，高錳酸鉀與草酸的反應(yīng)比例為 5：2，故反應(yīng)的方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②根據(jù)滴定管的使用規(guī)則，滴定時，左手握住滴定管的活塞控制液滴的滴出，防止活塞被意外打開，即如圖A所示操作，
故答案為：A；
③配置酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液時，俯視容量瓶的刻度線，溶液的體積偏小，配制的溶液的濃度偏大，滴定時消耗的高錳酸鉀溶液的體積偏小，則消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量偏小，由2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O可知，測定的草酸的物質(zhì)的量偏小，即測得的草酸溶液濃度偏低，
故答案為：偏低；
Ⅱ．④實驗1、2反應(yīng)物用量完全相同，只有溫度不同，目的就在于探究溫度不同對反應(yīng)速率的影響，
故答案為；探究溫度不同對反應(yīng)速率的影響；
⑤因根據(jù)表格中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系，需滿足高錳酸鉀的物質(zhì)的量相同，濃度不同的草酸溶液，
故答案為：其它條件相同時，利用等量且少量的高錳酸鉀與等體積不同濃度的足量草酸溶液反應(yīng)，測量溶液褪色時間；
⑥酸性條件下，高錳酸根離子能將氯離子氧化成氯氣，自身被還原成二價錳離子，反應(yīng)方程式為2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．

點評 本題考查了蓋斯定律的計算，溫度、濃度對反應(yīng)速率的影響、濃度隨時間變化的曲線，題目難度中等，試題側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力．