Question

8．氧化劑H₂O₂在反應(yīng)時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)驗(yàn)?zāi)康�，你對原�?shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)③④⑤中，測得生成氧氣的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖甲所示．
分析該圖能夠得出的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（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(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過測量單位時(shí)間生成O₂的體積或生成單位體積O₂所需要的時(shí)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(shí)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(jì)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(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(gè)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(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過測量單位時(shí)間生成O₂的體積或生成單位體積O₂所需要的時(shí)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)速率逐漸減小；根據(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(jì)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(shí)驗(yàn)①和②的濃度不同，則該實(shí)驗(yàn)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過測量單位時(shí)間生成O₂的體積或生成單位體積O₂所需要的時(shí)間來比較，
故答案為：單位時(shí)間生成O₂的體積；生成單位體積O₂所需要的時(shí)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，則速率逐漸減小；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(shí)間，故C錯(cuò)誤；
D．綜合經(jīng)濟(jì)效益既考慮原料的利用率又要考慮時(shí)間，故D正確；
故答案為：C．

點(diǎn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、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．