Question

8．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(jìn)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(dá)到實驗?zāi)康模�你對原實驗方案的改進(jìn)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)系如圖甲所示．
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．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(xué)設(shè)計了如圖乙所示的實驗裝置進(jìn)行實驗．
（1）某同學(xué)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單位時間生成O₂的體積或生成單位體積O₂所需要的時間來比較；
（2）0.1g MnO₂粉末加入50mL H₂O₂溶液中，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時間的關(guān)系如圖丙所示．解釋反應(yīng)速率變化的原因：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢，計算H₂O₂的初始物質(zhì)的量濃度為0.11mol/L．（保留兩位有效數(shù)字，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定）
（3）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(rèn)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(jì)效益．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）實驗①和②的濃度不同；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，以此來解答；
Ⅱ．（1）實驗時可以通過測量單位時間生成O₂的體積或生成單位體積O₂所需要的時間來比較；
（2）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的濃度逐漸降低，反應(yīng)速率逐漸減�。桓鶕�(jù)圖象可以看出H₂O₂完全反應(yīng)放出60 mL O₂，根據(jù)2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑進(jìn)行計算；
（3）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(jì)效益．

解答 解：Ⅰ．（1）實驗①和②的濃度不同，則該實驗的目的為探究濃度對化學(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）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．（1）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單位時間生成O₂的體積或生成單位體積O₂所需要的時間來比較，
故答案為：單位時間生成O₂的體積；生成單位體積O₂所需要的時間；
（2）濃度越大，反應(yīng)速率越大，反之越小，隨著反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，則速率逐漸減��；根據(jù)圖象可以看出H₂O₂完全反應(yīng)放出60 mL O₂，H₂O₂的分解反應(yīng)為2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，則
n（H₂O₂）=$\frac{0.06L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$×2≈0.00536 mol，
c（H₂O₂）=$\frac{0.00536mol}{0.05L}$≈0.11 mol/L，
故答案為：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢；0.11 mol/L；
（3）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(dá)平衡時間，故C錯誤；
D．綜合經(jīng)濟(jì)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，注意信息的利用即可解答．