Question

8．草酸（H₂C₂O₄）廣泛存在于食品中，人們對(duì)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=c（H₂O）•c（CO）•c（CO₂）；密閉容器中，保持溫度不變，下列有關(guān)選項(xiàng)正確的是AB
A．恒容時(shí)，容器的壓強(qiáng)不再變化，說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)
B．恒壓時(shí)，容器的體積不再變化，說(shuō)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(shuō)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(shuō)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(guò)甲烷制備CO：
CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H＞O．常溫下，在2L的密閉容器中通入4mol CH₄氣體和6mol CO₂氣體發(fā)生反應(yīng)，5min后達(dá)到平衡，測(cè)得CO氣體的濃度為0.1mol•L^-1．
①平衡時(shí)，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v（CO₂）=0.01 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，可采取的措施是升高溫度或增大容器的體積（減小壓強(qiáng)）．
（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H₂C₂O₄+2H⁺+2e^-=H₂C₂O₃+H₂O．

（4）在K₃Fe（C₂O₄）₃溶液中存在：[Fe（C₂O₄）₃]^3-?Fe³⁺+3C₂O₄^2-，常溫下，該溶液中[Fe（C₂O₄）₃]^3-的濃度與溫度的關(guān)系如圖2所示，則A點(diǎn)的c（Fe³⁺）＜B點(diǎn)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，F(xiàn)e³⁺的濃度增大（填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；
（2）①反應(yīng)速率v（CO₂）=$\frac{△c}{△t}$；
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，可使平衡右移；
（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(jià)降到+1價(jià)，得到2個(gè)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，平衡右移；
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．

解答 解：（1）反應(yīng)H₂C₂O₄ （s）?H₂O（g）+CO（g）+CO₂（g）△H=+340kJ•mol^-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(gè)氣體體積增大的反應(yīng)，恒容時(shí)，容器的壓強(qiáng)不再變化，說(shuō)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(gè)氣體體積增大的反應(yīng)，恒壓時(shí)，容器的體積不再變化，說(shuō)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(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)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(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，顧D錯(cuò)誤，
故答案為：c（H₂O）•c（CO）•c（CO₂）；AB；
（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(shí)，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v（CO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.1×1}{2}}{5}$=0.01mol•L^-1min^-1，
故答案為：0.01；
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(gè)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，
故答案為：升高溫度或增大容器的體積（減小壓強(qiáng)）；
（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(jià)降到+1價(jià)，得到2個(gè)電子，電極反應(yīng)式為H₂C₂O₄+2H⁺+2e^-=H₂C₂O₃+H₂O，
故答案為：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⁺+3C₂O₄^2-平衡右移，則A點(diǎn)的c（Fe³⁺）＜B點(diǎn)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，F(xiàn)e³⁺的濃度增大．
故答案為：＜；增大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查平衡狀態(tài)的判斷、電化學(xué)、反應(yīng)速率、平衡影響因素，題目較為綜合且具有一定難度，做題時(shí)注意抓住反應(yīng)的現(xiàn)象，以此推斷物質(zhì)可能具有的性質(zhì)．