Question

3．氧化劑H₂O₂在反應(yīng)時不產(chǎn)生污染物，被稱為綠色氧化劑，因而受到人們越來越多的關(guān)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(yīng)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(yīng)物	催化劑
①	10mL 2%H2O2溶液	無
②	10mL 5%H2O2溶液	無
③	10mL 5%H2O2溶液	1mL 0.1mol•L-1FeCl3溶液
④	10mL 5%H2O2溶液+少量HCl溶液	1mL 0.1mol•L-1FeCl3溶液
⑤	10mL 5%H2O2溶液+少量NaOH溶液	1mL 0.1mol•L-1FeCl3溶液

（1）實驗①和②的目的是探究濃度對反應(yīng)速率的影響．
同學(xué)們進行實驗時沒有觀察到明顯現(xiàn)象而無法得出結(jié)論．資料顯示，通常條件下H₂O₂穩(wěn)定，不易分解．為了達到實驗?zāi)康�，你對原實驗方案的改進方法是向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中）（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(guān)系如圖所示．
分析該圖能夠得出的實驗結(jié)論是堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解的速率．
Ⅱ．若在恒溫條件下，將N₂與H₂按一定比例混合通入一個容積為2L固定容積的密閉容
器中，5min后反應(yīng)達平衡時，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n（NH₃）=0.8mol，則反應(yīng)速率v（N₂）=0.04mol/（L•mim），平衡常數(shù)=1.23（mol/L）^-2（保留兩位小數(shù)）．若保持容器的溫度和容積不變，將上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍，則平衡向右（填向左、向右或不移動）移動．
Ⅲ．（1）為了加深對影響反應(yīng)速率因素的認識，老師讓甲同學(xué)完成下列實驗：
在Ⅱ中的實驗裝置的錐形瓶內(nèi)盛6.5g鋅粒（顆粒大小基本相同），通過分液漏斗加入40mL 2.5mol/L的硫酸，10s時收集產(chǎn)生的H₂體積為50mL（若折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H₂體積為44.8mL），用鋅粒來表示10s內(nèi)該反應(yīng)的速率為0.013g/s；
（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡理論，聯(lián)系化工生產(chǎn)實際，你認為下列說法不正確的是C（填序號）．
A．化學(xué)反應(yīng)速率理論可以指導(dǎo)怎樣在一定時間內(nèi)快出產(chǎn)品
B．勒夏特列原理可以指導(dǎo)怎樣使有限原料多出產(chǎn)品
C．催化劑的使用是提高產(chǎn)品產(chǎn)率的有效辦法
D．正確利用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)限度都可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）比較對照，在相同的條件下實驗①和②H₂O₂溶液的濃度不同，實驗?zāi)康氖翘骄繚舛葘Ψ磻?yīng)速率的影響；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個變量來比較；
（2）由圖可知，⑤的反應(yīng)速率最大，④的反應(yīng)速率最小，根據(jù)圖象可判斷，堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解的速率；
Ⅱ．先根據(jù)平衡時氨氣的物質(zhì)的量計算參加反應(yīng)的氮氣的物質(zhì)的量，再計算其反應(yīng)速率，根據(jù)起始量和平衡時的量來計算平衡常數(shù)，并利用濃度增大來分析平衡的移動；
Ⅲ．（1）根據(jù)速率單位選擇計算方法：固體質(zhì)量的變化量和時間的比值；
（2）A．化學(xué)反應(yīng)速率，表示反應(yīng)快慢物理量；
B．勒夏特列原理可指導(dǎo)怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品；
C．催化劑的使用提高反應(yīng)速率；
D．正確利用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)限度都可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益．

解答 解：Ⅰ．（1）實驗①10mL2% H₂O₂溶液，實驗②10mL5% H₂O₂溶液，兩者中雙氧水的濃度不同，所以實驗的目的是探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個變量來比較，則向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中），
故答案為：探究濃度對反應(yīng)速率的影響；向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中）；
（2）實驗③、④、⑤中不同的是溶液的酸堿性，由圖可知，⑤的反應(yīng)速率最大，④的反應(yīng)速率最小，結(jié)合實驗方案可知，堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解的速率，
故答案為：堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解的速率；
Ⅱ．5分鐘后反應(yīng)達平衡時，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n （NH₃）=0.8mol，設(shè)參加反應(yīng)的氮氣的物質(zhì)的量為x，則參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為3x，則
N₂+3H₂?2NH₃，
1  3   2
x 3x  0.8mol
$\frac{1}{x}$=$\frac{2}{0.8}$，x=0.4mol，
反應(yīng)速率V（N₂）=$\frac{0.4mol}{\frac{2L}{5min}}$=0.04mol/（L•mim），平衡時的濃度分別為c（N₂）=0.6mol/L、c（H₂）=0.6mol/L，c （NH₃）=0.4mol/L，則平衡常數(shù)K=$\frac{（0.4mol/L）^{2}}{0.6mol/L×（0.6mol/L）^{3}}$=1.23（mol/L）^-2，上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍，相當(dāng)于縮小體積，則壓強增大，化學(xué)平衡正向移動，即向右移動，
故答案為：0.04mol/（L•mim）；1.23（mol/L）^-2；向右；
Ⅲ．（1）Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑
         65g 2mol     22.4L
       0.13g 0.004mol 0.0448L
用鋅粒來表示10s內(nèi)該反應(yīng)的速率為V=$\frac{0.13g}{10s}$=0.013g/s，
故答案為：0.013；
（2）A．化學(xué)反應(yīng)速率，表示反應(yīng)快慢物理量，故A正確；
B．勒夏特列原理是平衡移動原理，可指導(dǎo)怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品，故B正確；
C．催化劑的使用提高反應(yīng)速率，不能改變產(chǎn)量，只能縮短到達平衡時間，故C錯誤；
D．綜合經(jīng)濟效益既考慮原料的利用率又要考慮時間，故D正確；
故答案為：C．

點評 本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，較好的考查學(xué)生實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)處理、圖象分析的綜合能力，題目難度中等，注意信息的利用解答．