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浅析化学题中“三自”问题 2018全国2卷化学27题问题

时间:2019-01-18 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

   一、 自催化反应   如果一个反应的反应产物能提高该反应速率,即反应产物能起催化作用,这个反应就被称为自催化反应。例如:高锰酸钾在酸性条件下起氧化作用,其产物二价锰离子正好是该反应的催化剂。开始时反应速率较慢,随着反应中产物二价锰离子的增加,反应速率将越来越快。所以,在反应开始时,经常加入少量的二价锰离子以诱导反应发生。
   例1 某小组通过实验研究甲酸甲酯水解反应(反应过程中体积变化忽略不计)。一定温度下,不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率见下表:
  依据以上数据,写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因:________。
   解析 由于温度不变,影响速率变化的只能是浓度和催化剂,若是浓度的影响,速率应当是先快后慢,而本题中的速率是先变快后变慢,则一定有催化剂的作用,此催化剂只能是甲酸甲酯的水解产物,可能是甲酸,可能是甲醇,定为A。反应初期,虽然甲酸甲酯的量较大,但A的量很小,催化效果不明显,反应速率较慢。反应中期,A的量逐渐增多,催化效果显著,反应速率明显增大。反应后期,A的量增加到一定程度后,浓度对反应速率的影响成主导因素,特别是逆反应速率的增大,使总反应速率逐渐减小,直至为零。
   例2 在烧瓶中加入一定量MnO2和水,搅拌,通入SO2和N2混合气体,发生反应MnO2+H2SO3 MnSO4+H2O。若实验中将N2换成空气,测得反应液中Mn2+、SO2-4 的浓度随反应时间t的浓度变化如下图所示。导致溶液中Mn2+、SO2-4 浓度变化产生明显差异的原因是__________。
  
  
   解析 根据MnO2+H2SO3 MnSO4+H2O,结合题中的图象可知,一段时间后SO2-4 浓度比Mn2+浓度大,说明还有H2SO3被空气中的O2氧化,而SO2-4 浓度增加的速率越来越快,说明已经有催化剂在起作用,比较体系中存在的物质可知,是产物Mn2+催化了这个反应。
   二、 自加热反应
  如果一个反应放出的热量正好是这个反应需要的,这就可以起到自加热作用,如通过铝热反应冶炼高熔点金属CMW等,反应放热产生的高温利于高熔点金属的熔化。也可能是一种物质在一定条件下发生两个反应,其中一个反应放出的热量为另一个反应提供高温。若反应不需要较高的温度,而反应又是放热的,这就需要对反应装置进行冷却,如Cl2与Ca(OH)2反应,温度低时产生Ca(ClO)2,温度高时产生Ca(ClO3)2,所以生产漂白粉时要适当进行冷却。
   例3 某研究小组在实验室用重晶石(主要成分BaSO4)对工业过程进行模拟实验。查表得:
  BaSO4(s)+4C(s) 4CO(g)+BaS(s)
  ?驻H1=571.2 kJ•mol-1 ①
  BaSO4(s)+2C(s) 2CO2(g)+BaS(s)
  ?驻H2=226.2 kJ•mol-1 ②
  实际生产中必须加入过量的炭,同时还要通入空气,其目的是__________________,__________________。
   解析 炭是还原BaSO4的还原剂,由于上述两反应是可逆反应,加入过量的炭可提高BaSO4的转化率;又由于上述两反应是吸热反应,并且需要高温,通入空气使炭燃烧放出热量,保证还原BaSO4需要的高温。
   三、 自指示作用
  为了判断某物质的存在,或判断某物质正好完全反应,通常通过物质的显色来达到目的,加入的物质就是指示剂,如用蓝色石蕊试纸判断溶液呈酸性,用淀粉溶液判断溶液中的I2存在。
   例4 为了分析某物质中铁元素的含量,先将该物质预处理,使铁元素还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定(杂质不反应),反应的离子方程式是:5Fe2++MnO-4+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O。则滴定前是否要滴加指示剂?_______(填“是”或“否”),请说明理由__________。
   解析 由于MnO-4离子呈紫红色,所以当加入的KMnO4标准溶液恰好反应后,再多加一滴,溶液即呈浅紫红色,从而指示出反应达到终点,因此,滴定前不需要滴加指示剂。
   例5 工业上测量SO2、N2、O2混合气体中SO2含量的装置如下图。反应管中装有碘的淀粉溶液。SO2和I2发生的反应为(N2、O2与不与I2反应):SO2+I2+2H2O→H2SO4+2HI
  (1) 反应管内溶液蓝色消失后,没有及时停止通气,则测得的SO2含量____________(选填:偏高、偏低,不受影响)。
  (2) 反应管内的碘的淀粉溶液也可以用__________代替(填写物质名称)。
   解析 发生反应的SO2物质的量与反应管内的碘的物质的量相等,反应管内溶液蓝色消失,指示出I2恰好完全反应,若还在通气,则空气总量偏大,测得的SO2含量偏低。碘的淀粉溶液是作为SO2和I2完全反应的指示剂的,其他可与SO2反应的物质,在达到终点时若有颜色改变,就可代替碘的淀粉溶液,如高锰酸钾溶液、溴水等。

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