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题文

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     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。

科目 化学   题型 计算题   难度 较难
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t/min
X/mol
Y/mol
Z/mol
0
1.00
1.00
0.00
1
0.90
0.80
0.20
3
0.75
0.50
0.50
5
0.65
0.30
0.70
9
0.55
0.10
0.90
10
0.55
0.10
0.90
14
0.55
0.10
0.90

(2)体系中发生反应的化学方程式是___________________________________________;
(3)列式计算该反应在0~3 min时间内产物Z的平均反应速率:___________________;
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下图是硫酸试剂瓶标签上的部分说明文字。试计算:

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(共16分)
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②减压使容器体积增大时,A的质量分数________。(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)
③若容积不变加入B,则A的转化率__________,B的转化率________。
④若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将________。
⑤若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量________________________________
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N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示,请回答下列问题:

在第5 min末将容器的体积缩小一半后,若在第8 min末达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25 mol·L1),请在图中画出第5 min末到平衡时NH3浓度的变化曲线。

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