Question

用结构和原理阐释化学反应的类型、限度、速率和历程是重要的化学学科思维。回答下列问题：

（1）用过氧化氢检验Cr(Ⅵ)的反应是Cr₂O₇^2-+4H₂O₂+2H⁺=2CrO₅+5H₂O。CrO₅结构式为，该反应是否为氧化还原反应？___（填“是”或“否”）。

（2）已知：

2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)    △H=-571.6kJ·mol^-1

H₂(g)+O₂(g)=H₂O₂(l)    △H=-187.8kJ·mol^-1

2H₂O₂(l)=2H₂O(l)+ O₂(g)    △H=___kJ·mol^-1。

（3）一定条件下，H₂O₂分解时的c(H₂O₂)随t变化如图所示。已知该反应的瞬时速率可表示为v(H₂O₂)=k·cⁿ(H₂O₂)，k为速率常数。

①0-20min内，v(H₂O₂)=___。

②据图分析，n=___。

③其它条件相同，使用活性更高的催化剂，下列说法正确的是___（填标号）。

A.v(H₂O₂)增大     B.k增大     C.△H减小    D.E_a（活化能）不变

（4）气体分压p_i=p_总×x_i（物质的量分数）。恒温50℃、恒压101kPa，将足量的CuSO₄·5H₂O、NaHCO₃置于一个密闭容器中，再充入已除去CO₂的干燥空气。假设只发生以下反应，达平衡时两者分解的物质的量比为2：1。

CuSO₄·5H₂O(s)⇌CuSO₄·3H₂O(s)+2H₂O(g)   K_p1=36(kPa)²

2NaHCO₃(s)⇌Na₂CO₃(s)+H₂O(g)+CO₂(g)   K_p2

①平衡时=___，K_p2=___。

②平衡后，用总压为101kPa的潮湿空气[其中p(H₂O)=8kPa、p(CO₂)=0.4kPa]替换容器中的气体，50℃下达到新平衡。容器内CuSO₄·5H₂O的质量将___（填“增加”“减少”或“不变”，下同），NaHCO₃质量将___。

Answer

否 -196 0.020mol/(L∙min) 1 AB 9 4(kPa)2 增加 减少

【解析】

(1)有化合价发生变化的反应为氧化还原反应，根据CrO5结构式为分析反应中是否有化合价变化；

(2)根据盖斯定律解答；

(3)①0-20min内，根据图像，利用v=计算v(H2O2)；

②已知该反应的瞬时速率可表示为v(H2O2)=k·cn(H2O2)，根据图示，每间隔20分钟，双氧水的浓度变为原来的一半，则速率也变为原来的二分之一；

③催化剂能加快反应速率，降低活化能，不能改变焓变；

(4)①利用相同条件下物质的量之比等于压强之比，结合求解；

②利用Qp与Kp的大小关系解答；

(1)由CrO5的结构式可知存在过氧键、Cr-O键、Cr=O，在4个Cr-O键中O为-1价，在Cr=O键中O为-2价，Cr元素化合价为+6价，反应前后元素化合价没有发生变化不是氧化还原反应；

(2) 已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H = -571.6kJ·mol-1

②H2(g)+O2(g)=H2O2(l) △H = -187.8kJ·mol-1

则根据盖斯定律，①-②×2可得，2H2O2(l)=2H2O(l)+ O2(g) △H = -196kJ·mol-1；

(3)①0-20min内，根据图像，H2O2的浓度变化量=0.4 mol/L，v(H2O2)==0.020mol/(L∙min)；

②根据图示，每间隔20分钟，双氧水的浓度变为原来的一半，则速率也变为原来的二分之一，已知该反应的瞬时速率可表示为v(H2O2)=k·cn(H2O2)，20分钟时的双氧水瞬时速率v(H2O2)20min= k×(0.4)n，40分钟时的双氧水瞬时速率v(H2O2)40min= k×(0.2)n，，则(0.4)n=2×(0.2)n，则n=1；

③A．催化剂能加快反应速率，故v(H2O2)增大，故A正确；

B．催化剂能加快反应速率，则速率常数k增大，故B正确；

C．催化剂不改变反应热(焓变)，则△H不变，故C错误；

D．催化剂可降低反应的活化能，则Ea(活化能)减小，故D错误；

答案选AB；

(4)①假设只发生以下反应，达平衡时两者分解的物质的量比为2：1，设发生分解的CuSO4·5H2O的物质的量为2mol，根据反应CuSO4·5H2O(s)⇌CuSO4·3H2O(s)+2H2O(g)，则生成水蒸气的物质的量为4mol，设发生分解2NaHCO3的物质的量为1mol，根据反应2NaHCO3(s)⇌Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)，则生成的水蒸气和二氧化碳分别为0.5mol，利用相同条件下物质的量之比等于压强之比，==9结合=9，则Kp2===4(kPa)2求解；

②平衡后，用总压为101kPa的潮湿空气[其中p(H2O)=8kPa、p(CO2)=0.4kPa]替换容器中的气体，50℃下达到新平衡。对于反应CuSO4·5H2O(s)⇌CuSO4·3H2O(s)+2H2O(g)，Qp1=(8kPa)2=64(kPa)2＞Kp1，平衡逆向进行，容器内CuSO4·5H2O的质量将增加；对于反应2NaHCO3(s)⇌Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)，Qp2= p(H2O)∙ p(CO2)=3.2(kPa)2＜Kp2，平衡正向进行，容器内NaHCO3质量将减小。