草酸是一种重要的试剂。下面是利用草酸探究浓度对反应速率影响的实验。
(1)为证明浓度对反应速率的影响,曾有教科书《化学反应原理》设计了如下实验:取两支试管,各加入4mL0.01mol·L-1的KMnO4酸性溶液,分别向其中加入0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液2mL,记录溶液褪色所需时间。
实验中发生反应的离子方程式为: ;
预期现象是:
①溶液的颜色由 色变为 色,
②其中加入 mol·L-1H2C2O4的那支试管中的溶液先变色。
然而实验结果并不尽如人意。实验过程颜色复杂,且褪色先缓慢,后逐渐加快;最大的问题是草酸浓度大,反应速率却更慢。
本实验能否作为课堂实验研究浓度对化学反应速率的影响?适宜的条件是怎样的?某校一研究小组对此进行了探究。下面是他们的实验报告的一部分:
表1 试验安排及结果
实验 编号 |
A(KMnO4溶液浓度/mol·L-1) |
B(草酸溶液浓度/mol·L-1) |
C(硫酸溶液浓度/mol·L-1) |
褪色时间/s |
1 |
3 |
3 |
1 |
336 |
2 |
1 |
2 |
3 |
82 |
3 |
3 |
1 |
3 |
76 |
4 |
1 |
3 |
2 |
133 |
5 |
2 |
3 |
3 |
102 |
6 |
3 |
2 |
2 |
156 |
7 |
2 |
2 |
1 |
300 |
8 |
2 |
1 |
2 |
115 |
9 |
1 |
1 |
1 |
200 |
应用SPSS16.0对正交试验结果进行方差分析,结果如下表
表2 各因素水平的数据处理结果
|
A(KMnO4溶液) |
B(草酸溶液) |
C(硫酸溶液) |
||||||
浓度/mol·L-1 |
0.005 |
0.010 |
0.015 |
0.1 |
0.5 |
0.9 |
6 |
12 |
18 |
平均褪色时间/s |
138.3 |
172.3 |
189.3 |
130.3 |
179.3 |
190.3 |
278.7 |
134.7 |
86.7 |
(2)由表2可知,三因素中, 的浓度(选填“A、B或C”,下空同)对反应速率影响显著,而 的浓度对反应速率的影响不显著。
(3)由表2可知,当高锰酸钾浓度为 mol·L-1、草酸浓度为 mol·L-1时,反应最快。即因素A、B的较适宜实验条件得以确定。
根据以上实验结果,该小组同学继续探究硫酸的浓度是怎样影响本反应速率的,测得如下实验结果:
表3 不同硫酸浓度下的褪色时间
c(H2SO4)/mol·L-1 |
18 |
16 |
14 |
12 |
10 |
8 |
6 |
褪色时间/s |
67 |
83 |
90 |
103 |
129 |
146 |
200 |
(4)根据课堂实验的合适时间,可选溶液的褪色时间约为1分钟和2分钟的两份溶液,即此时硫酸的浓度为 mol·L-1和 mol·L-1,这也有利于观察这两个反应速率的差异。
结论:草酸与酸性高锰酸钾溶液的反应,可作为课堂实验探究浓度对反应速率的影响。
将Mg、Zn混合物2.19g溶于200mL5mol/L盐酸中,反应后盐酸的浓度变为4.6mol/L(溶液体积变化忽略不计)。求:
(1)反应消耗HCl的物质的量。
(2)该混合物中Mg、Zn的物质的量。
(每空2分共8分)在由铜锌组成的原电池(电解质是稀硫酸)中,有位同学在铜电极收集到了12 g的气体,(1) 铜锌原电池的正、负极的电极反应:
正极:_______________________________负极:____________________________
(2) 铜电极产生12 g气体的过程中有___ __g的锌溶解。
(3) 铜电极产生12 g气体的过程中有___ __mol的电子发生了转移。
(每小题2分,共6分)已知室温下KW = 1.0×10—14。
(1)计算室温条件下0.1mol/LHCl溶液中由水电离的氢离子浓度。
(2)计算室温条件下0.01mol/LNaOH溶液的PH。
(3)计算上述两种溶液完全中和至中性时,需要两溶液的体积比。
可逆反应①X(g)+2Y(g)2Z(g) 、②2M(g)
N(g)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示:
反应①的正反应是反应(填“放热”或“吸热”);达平衡(I)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为;达平衡(I)时,X的转化率为;
为测定某碳酸钠样品的纯度,取一定量碳酸钠(Na2CO3)样品投入到40mL未知浓度的盐酸中,两者恰好完全反应(杂质不参与反应),生成二氧化碳气体224mL(标准状况)。
(1)写出该反应的化学方程式_____________________________;
(2)碳酸钠的摩尔质量为___________________;
(3)该碳酸钠样品中碳酸钠的质量为______________;
(4)参与反应的盐酸的物质的量浓度______________;