Question

（I）保护环境已成为当前和未来的一项全球性课题。为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，有的专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想，如图所示：

请回答下列问题：

(1)过程Ⅰ的能量转化形式为________能转化为________能。

(2)上述转化过程中，ΔH₁和ΔH₂的关系是________。

(3)断裂1 mol化学键所需的能量见下表：

共价键	H—N	H—O	N≡N	O＝O
断裂1 mol化学键所需能量/(kJ·mol^－1)	393	460	941	499

常温下，N₂与H₂O反应生成NH₃的热化学方程式为_______________________。

(II)在一试管中加入0.01mol/L的KMnO₄酸性溶液和0.1mol/LH₂C₂O₄溶液，在恒温下发生如下反应：

2KMnO₄+5 H₂C₂O₄+3H₂SO₄＝K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂+8H₂O。5分钟后测得Mn²⁺的浓度为0.004mol/L；

（4）试计算0—5分钟内，υ(H₂C₂O₄)＝____________。

(5)如果反应从开始进行一段时间后，速率—时间图像如图：。试解释t₁—t₂，t₂—t₃速率变化的原因。______________________________________________________。

Answer

（I）（1）太阳 1分，化学 (1分)。 （2）△H1＝－△H2 (1分)

（3）2N2(g)+6H2O(g) 4NH3(g)+3O2(g) △H＝+1189kJ/mol (4分)

（Ⅱ）（4）0.002md/(L·min) (2分)

（5）t1—t2说明Mn2+作催化剂；t2—t3：反应物浓度降低 (4分)

【解析】

试题分析：（I）（1）根据转化示意图可知，过程I是利用太阳能将氮气、水和CO2等转化为氢气、氧气、氨气、甲醇和甲烷等，因此能量转化是太阳能转化为化学能。

（2）过程Ⅱ是在一定条件下氢气、氧气、氨气、甲醇和甲烷等又重新转化为CO2、水和氮气等，所以根据能量守恒可知△H1＝－△H2。

（3）根据原子守恒可知，氮气与水反应生成氨气的同时还有氧气生成，反应的化学方程式为2N2+6H2O 4NH3(g)+3O2。由于反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则该反应的反应热△H＝2×942kJ/mol＋6×2×460kJ/mol－4×3×393kJ/mol－3×499kJ/mol＝＋1189kJ/mol，即热化学方程式为2N2(g)+6H2O(g) 4NH3(g)+3O2(g) △H＝+1189kJ/mol。

（Ⅱ）（4）5分钟后测得Mn2+的浓度为0.004mol/L ，则根据方程式可知消耗草酸的物质的量浓度是0.004mol/L× ＝0.01mol/L，所以反应速率υ(H2C2O4)＝0.01mol/L ÷5min＝0.002md/(L·min)。

（5）由于影响反应速率的因素一般有温度、浓度和催化剂等，体系温度不变，所以影响反应速率的因素可以从浓度和催化剂的角度分析。t1—t2反应速率升高，说明Mn2+作催化剂，加快了反应速率；而t2—t3后反应速率又降低，这说明反应物浓度降低导致反应速率降低。

考点：考查反应热与能量变化、热化学方程式书写以及反应速率计算和外界条件对反应速率的影响