Question

请根据化学动力学和化学热力学回答下列问题:

I.过氧化氢是一种重要的物质，在科学研究和生产生活中应用广泛。

利用H₂O₂和KbrO₃反应研究瞬时反应速率(r)，原理为在酸催化下，KBrO₃+3H₂O₂==KBr+3O₂↑+3H₂O。资料显示:r=k·c^x(KbrO₃)·c^y(H₂O₂)，其中k为速率常数。在290K测得实验数据如下:

实验编号	1	2	3	4
c(H2O2)/(mol/L)	1	1	2	4
c(KBrO3)/(mol/L)	0.003	0.006	0.001	0.001
R/(mol·L^-1·s^-1)	3×10^-4	6×10^-4	8×10^-4	6.4×10^-3

(1)写出H₂O₂的电子式____________，H₂O₂ 可以看成二元弱酸，写出其第二步电离方程式_________________________________。

(2)根据表格数据信息，写出瞬时反应速率表达式r=______(k保留两位有效数字); 如果减缓反应速率，可采用的方法有___________  (任写两点)。

II.(3)25℃，101kpa时乙烯酮CH₂CO(g)和甲烷CH₄的燃烧热分别为:ΔH=-1025.1kJ/mol，ΔH=-890. 3kJ/mol，则反应2CH₄(g)+2O₂(g)CH₂CO(g) +3H₂O(l)的热化学方程式为__________________。

(4)在恒容容器中。通入2molCH₄和2molO₂，不能判断反应2CH₄(g)+2O₂(g)CH₂CO(g) +3H₂O(l)处于平衡状态的是_________。

体系内压强保持不变     B.体系内气体密度保持不变

C.单位时间每消耗2molCH₄，同时生成lmolO₂

D.通入等物质的量的反应物，一段时间后反应物浓度之比不变

(5)对于反应2CH₄(g)+2O₂(g)CH₂CO(g) +3H₂O(g)，在恒容条件下，向容器内加入0.1molCH₄和0.1molO₂，反应达到平衡时CH₂CO的物质的量百分含量为15%，则平衡时n(CH₄)=______ mol。

Answer

HO2-O22-+H+ r=0.1·c3(H2O2)·c(KBrO3) 骤冷、冲稀反应物、除去催化剂、加阻化剂等两项 2CH4(g)+2O2(g)=CH2CO(g)+3H2O(1) ΔH=-755.5kJ/mol AB 0.04

【解析】I.（1）H2O2为共价化合物，电子式；H2O2可以看成二元弱酸，分步电离，H2O2 HO2-+ H+ ，HO2-O22-+H+ ；正确答案：；HO2-O22-+H+。

（2）根据表格中数据可知，当c(H2O2)= 1 mol/L时，根据r=k·cx(KbrO3)·cy(H2O2)可知：3×10-4/6×10-4=(0.003/0.006)a，a=1；当c(KBrO3)=0.001 mol/L时，根据r=k·cx(KbrO3)·cy(H2O2)可知：8×10-4/6.4×10-3=(2/4)b，b=3；根据r=k·c(KbrO3)·c3(H2O2)可知，3×10-4= k×0.003×12，k=0.1；所以瞬时反应速率表达式r==0.1·c3(H2O2)·c(KBrO3)；如果减缓反应速率，可采用的方法有骤冷、冲稀反应物、除去催化剂、加阻化剂等两项；正确答案：r=0.1·c3(H2O2)·c(KBrO3) ； 骤冷、冲稀反应物、除去催化剂、加阻化剂等两项。

II.(3)①CH2CO(g)+2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)，ΔH=-1025.1kJ/mol；② CH4(g) +2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l), ΔH=-890.3kJ/mol；根据盖斯定律：②×2-①，得2CH4(g)+2O2(g)CH2CO(g)+3H2O(l)，ΔH=-755.5kJ/mol；正确答案：2CH4(g)+2O2(g)=CH2CO(g)+3H2O(1)ΔH=-755.5kJ/mol。

(4)该反应正反应为气体体积减小的可逆反应，在恒容容器中，压强不再发生变化，能判定反应达平衡状态，A正确；反应后气体的总质量减小，容器的总体积不变，气体的密度不再发生变化，能判定反应达平衡状态，B正确；单位时间每消耗2molCH4，反应向右进行；同时生成2molO2，反应向左进行，反应达平衡状态，C错误；按反应物的系数比加入反应物，无论反应进行到什么程度，反应物浓度之比不变，不能判断反应是否达平衡状态，D错误；正确选项AB。

(5)  设甲烷的变化量为xmol，根据方程式进行计算

2CH4(g)+2O2(g)CH2CO(g) +3H2O(g)，

起始量 0.1 0.1 0 0

变化量 x x 0.5x 1.5x

平衡量 0.1-x 0.1-x 0.5x 1.5x

根据反应达到平衡时CH2CO的物质的量百分含量为15%，列方程为：0.5x/(0.1-x+0.1-x+0.5x+1.5x)= 15% x=0.06mol，所以则平衡时n(CH4)=0.04mol；正确答案：0.04。