Question

【題目】請(qǐng)根據(jù)化學(xué)動(dòng)力學(xué)和化學(xué)熱力學(xué)回答下列問題:

I.過氧化氫是一種重要的物質(zhì)，在科學(xué)研究和生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。

利用H2O2和KbrO3反應(yīng)研究瞬時(shí)反應(yīng)速率(r)，原理為在酸催化下，KBrO3+3H2O2==KBr+3O2↑+3H2O。資料顯示:r=k·cx(KbrO3)·cy(H2O2)，其中k為速率常數(shù)。在290K測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	1	2	3	4
c(H2O2)/(mol/L)	1	1	2	4
c(KBrO3)/(mol/L)	0.003	0.006	0.001	0.001
R/(mol·L-1·s-1)	3×10-4	6×10-4	8×10-4	6.4×10-3

(1)寫出H2O2的電子式____________，H2O2 可以看成二元弱酸，寫出其第二步電離方程式_________________________________。

(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)信息，寫出瞬時(shí)反應(yīng)速率表達(dá)式r=______(k保留兩位有效數(shù)字); 如果減緩反應(yīng)速率，可采用的方法有___________ (任寫兩點(diǎn))。

II.(3)25℃，101kpa時(shí)乙烯酮CH2CO(g)和甲烷CH4的燃燒熱分別為:ΔH=-1025.1kJ/mol，ΔH=-890. 3kJ/mol，則反應(yīng)2CH4(g)+2O2(g)CH2CO(g) +3H2O(l)的熱化學(xué)方程式為__________________。

(4)在恒容容器中。通入2molCH4和2molO2，不能判斷反應(yīng)2CH4(g)+2O2(g)CH2CO(g) +3H2O(l)處于平衡狀態(tài)的是_________。

體系內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 B.體系內(nèi)氣體密度保持不變

C.單位時(shí)間每消耗2molCH4，同時(shí)生成lmolO2

D.通入等物質(zhì)的量的反應(yīng)物，一段時(shí)間后反應(yīng)物濃度之比不變

(5)對(duì)于反應(yīng)2CH4(g)+2O2(g)CH2CO(g) +3H2O(g)，在恒容條件下，向容器內(nèi)加入0.1molCH4和0.1molO2，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CH2CO的物質(zhì)的量百分含量為15%，則平衡時(shí)n(CH4)=______ mol。

Answer 1

【答案】 HO2-O22-+H+ r=0.1·c3(H2O2)·c(KBrO3) 驟冷、沖稀反應(yīng)物、除去催化劑、加阻化劑等兩項(xiàng) 2CH4(g)+2O2(g)=CH2CO(g)+3H2O(1) ΔH=-755.5kJ/mol AB 0.04

【解析】I.（1）H2O2為共價(jià)化合物，電子式；H2O2可以看成二元弱酸，分步電離，H2O2 HO2-+ H+ ，HO2-O22-+H+ ；正確答案：；HO2-O22-+H+。

（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)c(H2O2)= 1 mol/L時(shí)，根據(jù)r=k·cx(KbrO3)·cy(H2O2)可知：3×10-4/6×10-4=(0.003/0.006)a，a=1；當(dāng)c(KBrO3)=0.001 mol/L時(shí)，根據(jù)r=k·cx(KbrO3)·cy(H2O2)可知：8×10-4/6.4×10-3=(2/4)b，b=3；根據(jù)r=k·c(KbrO3)·c3(H2O2)可知，3×10-4= k×0.003×12，k=0.1；所以瞬時(shí)反應(yīng)速率表達(dá)式r==0.1·c3(H2O2)·c(KBrO3)；如果減緩反應(yīng)速率，可采用的方法有驟冷、沖稀反應(yīng)物、除去催化劑、加阻化劑等兩項(xiàng)；正確答案：r=0.1·c3(H2O2)·c(KBrO3) ； 驟冷、沖稀反應(yīng)物、除去催化劑、加阻化劑等兩項(xiàng)。

II.(3)①CH2CO(g)+2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)，ΔH=-1025.1kJ/mol；② CH4(g) +2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l), ΔH=-890.3kJ/mol；根據(jù)蓋斯定律：②×2-①，得2CH4(g)+2O2(g)CH2CO(g)+3H2O(l)，ΔH=-755.5kJ/mol；正確答案：2CH4(g)+2O2(g)=CH2CO(g)+3H2O(1)ΔH=-755.5kJ/mol。

(4)該反應(yīng)正反應(yīng)為氣體體積減小的可逆反應(yīng)，在恒容容器中，壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，能判定反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，A正確；反應(yīng)后氣體的總質(zhì)量減小，容器的總體積不變，氣體的密度不再發(fā)生變化，能判定反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，B正確；單位時(shí)間每消耗2molCH4，反應(yīng)向右進(jìn)行；同時(shí)生成2molO2，反應(yīng)向左進(jìn)行，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；按反應(yīng)物的系數(shù)比加入反應(yīng)物，無論反應(yīng)進(jìn)行到什么程度，反應(yīng)物濃度之比不變，不能判斷反應(yīng)是否達(dá)平衡狀態(tài)，D錯(cuò)誤；正確選項(xiàng)AB。

(5) 設(shè)甲烷的變化量為xmol，根據(jù)方程式進(jìn)行計(jì)算

2CH4(g)+2O2(g)CH2CO(g)+3H2O(g)，

起始量 0.1 0.1 0 0

變化量 x x 0.5x 1.5x

平衡量 0.1-x 0.1-x 0.5x 1.5x

根據(jù)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CH2CO的物質(zhì)的量百分含量為15%，列方程為：0.5x/(0.1-x+0.1-x+0.5x+1.5x)= 15% x=0.06mol，所以則平衡時(shí)n(CH4)=0.04mol；正確答案：0.04。