Question

（I）保護環(huán)境已成為當前和未來的一項全球性課題。為解決目前燃料使用過程中的環(huán)境污染問題，并緩解能源危機，有的專家提出利用太陽能促使燃料循環(huán)使用的構(gòu)想，如圖所示：

請回答下列問題：

(1)過程Ⅰ的能量轉(zhuǎn)化形式為________能轉(zhuǎn)化為________能。

(2)上述轉(zhuǎn)化過程中，ΔH1和ΔH2的關(guān)系是________。

(3)斷裂1 mol化學鍵所需的能量見下表：

共價鍵	H—N	H—O	N≡N	O＝O
斷裂1 mol化學鍵所需能量/(kJ·mol－1)	393	460	941	499

常溫下，N2與H2O反應生成NH3的熱化學方程式為_______________________。

(II)在一試管中加入0.01mol/L的KMnO4酸性溶液和0.1mol/LH2C2O4溶液，在恒溫下發(fā)生如下反應：

2KMnO4+5 H2C2O4+3H2SO4＝K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O。5分鐘后測得Mn2+的濃度為0.004mol/L；

（4）試計算0—5分鐘內(nèi)，υ(H2C2O4)＝____________。

(5)如果反應從開始進行一段時間后，速率—時間圖像如圖：。試解釋t1—t2，t2—t3速率變化的原因。______________________________________________________。

 

Answer 1

（I）（1）太陽 1分，化學 (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說明Mn2+作催化劑；t2—t3：反應物濃度降低 (4分)

【解析】

試題分析：（I）（1）根據(jù)轉(zhuǎn)化示意圖可知，過程I是利用太陽能將氮氣、水和CO2等轉(zhuǎn)化為氫氣、氧氣、氨氣、甲醇和甲烷等，因此能量轉(zhuǎn)化是太陽能轉(zhuǎn)化為化學能。

（2）過程Ⅱ是在一定條件下氫氣、氧氣、氨氣、甲醇和甲烷等又重新轉(zhuǎn)化為CO2、水和氮氣等，所以根據(jù)能量守恒可知△H1＝－△H2。

（3）根據(jù)原子守恒可知，氮氣與水反應生成氨氣的同時還有氧氣生成，反應的化學方程式為2N2+6H2O 4NH3(g)+3O2。由于反應熱等于斷鍵吸收的能量與形成化學鍵所放出的能量的差值，則該反應的反應熱△H＝2×942kJ/mol＋6×2×460kJ/mol－4×3×393kJ/mol－3×499kJ/mol＝＋1189kJ/mol，即熱化學方程式為2N2(g)+6H2O(g) 4NH3(g)+3O2(g) △H＝+1189kJ/mol。

（Ⅱ）（4）5分鐘后測得Mn2+的濃度為0.004mol/L ，則根據(jù)方程式可知消耗草酸的物質(zhì)的量濃度是0.004mol/L× ＝0.01mol/L，所以反應速率υ(H2C2O4)＝0.01mol/L ÷5min＝0.002md/(L·min)。

（5）由于影響反應速率的因素一般有溫度、濃度和催化劑等，體系溫度不變，所以影響反應速率的因素可以從濃度和催化劑的角度分析。t1—t2反應速率升高，說明Mn2+作催化劑，加快了反應速率；而t2—t3后反應速率又降低，這說明反應物濃度降低導致反應速率降低。

考點：考查反應熱與能量變化、熱化學方程式書寫以及反應速率計算和外界條件對反應速率的影響