Question

草酸(H₂C₂O₄)广泛存在于食品中，人们对其及相关产品进行了深入研究。

（1）H₂C₂O₄ (s) H₂O(g)+CO(g)+CO₂(g)  △H=+340kJ·mol^-1，写出此反应的平衡常数表达式 K=                      ；密闭容器中，保持温度不变，下列有关选项正确的是（        ）

A．恒容时，容器的压强不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态

B．恒压时，容器的体积不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态

C．气体摩尔体积不再发生变化，说明该反应已达到化学平衡状态

D．气体平均摩尔质量不再发生变化，说明该反应已达到化学平衡状态

（2）草酸分解所需燃料可以是CO，通过甲烷制备CO：

CH₄(g)+CO₂(g)⇋ 2CO(g)+2H₂(g) △H >O。常温下，在2 L的密闭容器中通入4 mol CH₄气体和6 mol CO₂气体发生反应，5min后达到平衡，测得CO气体的浓度为0.1 mol·L^-1。

①平衡时，该反应的平均反应速率v(CO₂)=                mol·L^-1min^-1。

②在不改变反应混合物用量的前提下，为了提高CH₄气体的转化率，可采取的措施是                                       。

（3）电解饱和草酸溶液可以制得高档香料乙醛酸(H₂C₂O₃)，装置如下图1所示，写出复合膜电极的电极反应式                                                        。

（4）在K₃Fe(C₂O₄)₃溶液中存在：[Fe(C₂O₄)₃]^3-⇋Fe³⁺+3C₂O₄^2-，常温下，该溶液中

[Fe(C₂O₄)₃]^3-的浓度与温度的关系如上图2所示，则A点的c(Fe³⁺)      B点的c(Fe³⁺)  (填“<”“>”或“=”)；草酸是一种温和的还原剂，其他条件不变，向K₃Fe(C₂O₄)₃溶液中加入少量KMnO₄固体，Fe³⁺的浓度            (填“增大”“减小”或“不变”)。

Answer

（1）K=c(H2O)·c(CO)·c(CO2)； AB

（2）①0.01 ②升高温度或增大容器的体积（减小压强）

（3）H2C2O4+2H++2e－=H2C2O3+H2O(3分 )

（4）< ；增大

【解析】

试题分析：（1）反应H2C2O4 （s）⇌H2O（g）+CO（g）+CO2（g）△H=+340kJ•mol-1的平衡常数表达式 K=c（H2O）•c（CO）•c（CO2）；密闭容器中，保持温度不变，A．反应H2C2O4 （s）H2O（g）+CO（g）+CO2（g）是一个气体体积增大的反应，恒容时，容器的压强不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态，故A正确；B．反应H2C2O4 （s）H2O（g）+CO（g）+CO2（g）是一个气体体积增大的反应，恒压时，容器的体积不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态，故B正确；C．气体摩尔体积只与气体状态有关，当气体摩尔体积不再发生变化，不能说明该反应已达到化学平衡状态，故C错误；D．生成物气体是按照固定比例生成的，气体平均摩尔质量不发生变化，所以气体平均摩尔质量不再发生变化，不能说明该反应已达到化学平衡状态，故D错误。

（2）CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H＞O．

起始（mol）4 6 0 0

变化（mol）0.1×1 0.1×1 0.1×2 0.1×2

平衡（mol）3.9 5.9 0.1×2 0.1×2

①平衡时，该反应的平均反应速率v（CO2）=0.1/2/5==0.01mol•L-1min-1。②反应CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H＞O正反应为吸热反应，且是一个气体体积增大的反应，故升高温度或增大容器的体积（减小压强）平衡右移，CH4气体的转化率升高。（3）用惰性电极电解饱和草酸溶液，草酸在阴极放电，C由+3价降到+1价，得到2个电子，电极反应式为H2C2O4+2H++2e-=H2C2O3+H2O。（4）从图2所示知温度升高溶液中[Fe（C2O4）3]3-的浓度减小，[Fe（C2O4）3]3-⇋Fe3++3C2O42-平衡右移，则A点的c（Fe3+）＜B点的c（Fe3+）。草酸是一种温和的还原剂，加入少量KMnO4固体，草酸被氧化，浓度减小，平衡右移，Fe3+的浓度增大。

考点：化学平衡状态的判断，原电池和电解池的工作原理，反应速率的定量表示方法，化学平衡的影响因素