Question

【題目】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。某實驗小組以H2O2分解為例，探究濃度、催化劑、溫度對反應(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	溫度(℃)	反應(yīng)物	催化劑
①	20	25 mL 3% H2O2溶液	無
②	20	25 mL 5% H2O2溶液	無
③	20	25 mL 5% H2O2溶液	0.1g MnO2
④	20	25 mL 5% H2O2溶液	1~2滴1mol/L FeCl3溶液
⑤	30	25 mL 5% H2O2溶液	0.1g MnO2

(1)實驗①和②的目的是____________________________。同學(xué)甲在進行實驗時并沒有觀察到明顯現(xiàn)象。資料顯示，通常條件下過氧化氫穩(wěn)定，不易分解。為了達(dá)到實驗?zāi)康�，可采取的改進方法是__________(寫出一種即可)。

(2)實驗③、④、⑤中，測得生成氧氣的體積隨時間變化如甲圖所示。分析該圖能得出的結(jié)論是__________________________，__________________________；

(3)寫出實驗③中H2O2分解的化學(xué)方程式：______________________________；

(4)同學(xué)乙設(shè)計了乙圖所示的實驗裝置對過氧化氫的分解速率進行定量分析。以生成10mL氣體為準(zhǔn)，其他影響實驗的因素均已忽略。圖中儀器A的名稱為__________，實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是______________。

(5)某反應(yīng)在體積為2L的恒容密閉的絕熱容器中進行，各物質(zhì)的量隨時間的變化情況如圖所示(已知X、Y、Z均為氣體)．

①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______．

②反應(yīng)開始至2分鐘時，Y的平均反應(yīng)速率為______．

③能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是______

A．υ(X)=3υ(Y)B．容器內(nèi)氣體密度不變

C．υ逆(Z)=2υ正(Y)D．各組分的物質(zhì)的量相等

E．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)

④由圖求得平衡時X的轉(zhuǎn)化率為______．

Answer 1

【答案】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(或升高相同溫度) 升高溫度，反應(yīng)速率加快 MnO2對過氧化氫分解的催化效果更好 2H2O2 2H2O +O2 分液漏斗 產(chǎn)生10mL氣體所需的時間 Y+3X 2Z 0.025mol/(L·min) CE 30%

【解析】

(1)實驗①和②的濃度不同；現(xiàn)象不明顯，根據(jù)題意，需要盡快反應(yīng)速率；

(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)合反應(yīng)的條件分析解答；

(3)H2O2在二氧化錳作用下生成水和氧氣；

(4)A儀器名稱是分液漏斗；該反應(yīng)是通過反應(yīng)速率分析的，根據(jù)v=分析；

(5)①由圖可知，X 、Y的物質(zhì)的量減小， Z的物質(zhì)的量增加，且2min時物質(zhì)的量不變，判斷出X、Y、Z的物質(zhì)的量的變化量之比，物質(zhì)的量的變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，據(jù)此書寫反應(yīng)的方程式；

②結(jié)合v=計算；

③可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正、逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不再變化，據(jù)此分析判斷；

④根據(jù)X達(dá)到平衡時已轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量與起始的物質(zhì)的量之比，可求得平衡時X的轉(zhuǎn)化率。

(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；同學(xué)甲在進行實驗時并沒有觀察到明顯現(xiàn)象。資料顯示，通常條件下過氧化氫穩(wěn)定，不易分解。為了便于比較，需要加快反應(yīng)速率，可以向反應(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，升高相同溫度)，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，升高相同溫度)；

(2)由圖可知，③、⑤中⑤的反應(yīng)速率大，說明升高溫度，反應(yīng)速率加快；③、④中④的反應(yīng)速率小，說明MnO2對過氧化氫分解的催化效果更好，故答案為：升高溫度，反應(yīng)速率加快；MnO2對過氧化氫分解的催化效果更好；

(3)H2O2在二氧化錳作用下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2H2O2 2H2O+O2↑，故答案為：2H2O2 2H2O+O2↑；

(4)結(jié)合乙圖裝置，圖中儀器A為分液漏斗；反應(yīng)是通過反應(yīng)速率分析的，根據(jù)v=，所以實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是時間(或收集一定體積的氣體所需要的時間)，故答案為：分液漏斗；產(chǎn)生10mL氣體所需的時間；

(5)①由圖可知，X、Y的物質(zhì)的量減小，Z的物質(zhì)的量增加，且2min時物質(zhì)的量不變，說明該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，X、Y、Z的物質(zhì)的量的變化量之比為(1.0-0.7)∶(1.0-0.9)∶(0.2-0)=3∶1∶2，物質(zhì)的量的變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，則反應(yīng)為Y+3X 2Z，故答案為：Y+3X 2Z；

②2分鐘內(nèi)，Y的平均反應(yīng)速率為=0.025mol/(L·min)，故答案為：0.025mol/(L·min)；

③A．根據(jù)方程式Y+3X 2Z，如何時候都存在υ(X)=3υ(Y)，不能說明正反應(yīng)和逆反應(yīng)的關(guān)系，無法判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡，故A錯誤；B．容器的體積以及氣體的質(zhì)量不變，無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)氣體密度都不變，不能說明達(dá)到平衡，故B錯誤；C．根據(jù)方程式Y+3X 2Z，當(dāng)υ逆(Z)=2υ正(Y)時，正、逆反應(yīng)速率相等，說明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)了，故C正確；D．容器內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等，不能說明各組分的濃度不再變化，無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯誤；E．氣體的質(zhì)量不變，但反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不等，則混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為變量，當(dāng)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故E正確；故答案為：CE；

④由圖象可知：達(dá)平衡時X的濃度變化為：△n(X)=1.0mol-0.7mol=0.3mol，所以X的轉(zhuǎn)化率為：×100%=30%，故答案為：30%。