Question

氧化劑H2O2在反應時不產生污染物，被稱為綠色氧化劑，因而受到人們越來越多的關注。

Ⅰ.某實驗小組以H2O2分解為例，探究濃度、催化劑、溶液酸堿性對反應速率的影響。在常溫下按照下表所示的方案完成實驗。

實驗編號	反應物	催化劑
①	10 mL 2%H2O2溶液	無
②	10 mL 5%H2O2溶液	無
③	10 mL 5%H2O2溶液	1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液
④	10 mL 5%H2O2溶液＋少量HCl溶液	1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液
⑤	10 mL 5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液	1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液

 

(1)實驗①和②的目的是________。

同學們進行實驗時沒有觀察到明顯現象而無法得出結論。資料顯示，通常條件下H2O2穩定，不易分解。為了達到實驗目的，你對原實驗方案的改進方法是________(填一種即可)。

(2)實驗③④⑤中，測得生成氧氣的體積隨時間變化的關系如圖所示。

 

分析該圖能夠得出的實驗結論是________。

Ⅱ.資料顯示，某些金屬離子對H2O2的分解起催化作用。為比較Fe3＋和Cu2＋對H2O2分解的催化效果，該實驗小組的同學設計了如圖所示的實驗裝置進行實驗。

 

(1)某同學通過測定O2的體積來比較H2O2的分解速率快慢，實驗時可以通過測量________或________來比較；

(2)0.1 g MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中，在標準狀況下放出氣體的體積和時間的關系如圖所示。解釋反應速率變化的原因：________，計算H2O2的初始物質的量濃度為________。(保留兩位有效數字，在標準狀況下測定)

 

Ⅲ.(1)為了加深對影響反應速率因素的認識，老師讓甲同學完成下列實驗：

在Ⅱ中的實驗裝置的錐形瓶內盛6.5 g鋅粒(顆粒大小基本相同)，通過分液漏斗加入40 mL 2.5 mol/L的硫酸，10 s時收集產生的H2體積為50 mL(若折合成標準狀況下的H2體積為44.8mL)，用鋅粒來表示10s內該反應的速率為______g/s；

(2)根據化學反應速率與化學平衡理論，聯系化工生產實際，你認為下列說法不正確的是________(填序號)。

A．化學反應速率理論可以指導怎樣在一定時間內快出產品

B．勒夏特列原理可以指導怎樣使有限原料多出產品

C．催化劑的使用是提高產品產率的有效辦法

D．正確利用化學反應速率和化學反應限度都可以提高化工生產的綜合經濟效益

 

Answer 1

Ⅰ.(1)探究濃度對反應速率的影響；向反應物中加入等量同種催化劑(或將盛有反應物的試管放入同一熱水浴中)　(2)堿性環境能增大H2O2分解的速率，酸性環境能減小H2O2分解的速率

Ⅱ.(1)單位時間生成O2的體積；生成單位體積O2所需要的時間　(2)隨著反應的進行，濃度減小，反應速率減慢；0.11 mol/L

Ⅲ.(1)0.013　(2)C

 

【解析】Ⅰ.(1)實驗①和②的不同點是反應物的濃度不同，故這兩個實驗是探究濃度對反應速率的影響；為了加快雙氧水分解，可以向反應物中加入等量同種催化劑，也可以將盛有反應物的試管放入同一熱水浴中來提高反應速率。(2)實驗④是酸性環境、實驗⑤是堿性環境。圖像中實驗⑤的反應速率最快，說明堿性環境能增大H2O2分解的速率；實驗④的反應速率最慢，說明酸性環境能減小H2O2分解的速率。

Ⅱ.(1)可以通過測量單位時間產生O2的體積或生成單位體積O2所需要的時間來衡量H2O2的分解速率；

(2)隨著反應的進行，H2O2的濃度逐漸減小，反應速率逐漸減慢，到4分鐘時H2O2完全分解，標準狀況下共產生O260 mL，n(O2)≈2.68×10－3 mol，n(H2O2)＝2.68×10－3 mol×2＝5.36×10－3 mol，c(H2O2)＝5.36×10－3mol/0.05 L≈0.11 mol/L。

Ⅲ.標準狀況下H2的體積為44.8 mL，故n(H2)＝0.002 mol，故n(Zn)＝0.002 mol，m(Zn)＝0.002 mol×65 g/mol＝0.13 g，反應共用了10 s，故用鋅粒來表示10 s內該反應的速率為0.013 g/s。