氧化剂H2O2在反应时不产生污染物,被称为绿色氧化剂,因而受到人们越来越多的关注。Ⅰ.某实验小组以H2O2分解为例,探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响
题型:不详难度:来源:
氧化剂H2O2在反应时不产生污染物,被称为绿色氧化剂,因而受到人们越来越多的关注。 Ⅰ.某实验小组以H2O2分解为例,探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。
实验编号
| 反应物
| 催化剂
| ①
| 10 mL 2%H2O2溶液
| 无
| ②
| 10 mL 5%H2O2溶液
| 无
| 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)实验①和②的目的是________。 同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进方法是________(填一种即可)。 (2)实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。
分析该图能够得出的实验结论是________。 Ⅱ.资料显示,某些金属离子对H2O2的分解起催化作用。为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,该实验小组的同学设计了如图所示的实验装置进行实验。
(1)某同学通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢,实验时可以通过测量________或________来比较; (2)0.1 g MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。解释反应速率变化的原因:________,计算H2O2的初始物质的量浓度为________。(保留两位有效数字,在标准状况下测定)
Ⅲ.(1)为了加深对影响反应速率因素的认识,老师让甲同学完成下列实验: 在Ⅱ中的实验装置的锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同),通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol/L的硫酸,10 s时收集产生的H2体积为50 mL(若折合成标准状况下的H2体积为44.8mL),用锌粒来表示10s内该反应的速率为______g/s; (2)根据化学反应速率与化学平衡理论,联系化工生产实际,你认为下列说法不正确的是________(填序号)。 A.化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品 B.勒夏特列原理可以指导怎样使有限原料多出产品 C.催化剂的使用是提高产品产率的有效办法 D.正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益 |
答案
Ⅰ.(1)探究浓度对反应速率的影响;向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中) (2)碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率 Ⅱ.(1)单位时间生成O2的体积;生成单位体积O2所需要的时间 (2)随着反应的进行,浓度减小,反应速率减慢;0.11 mol/L Ⅲ.(1)0.013 (2)C |
解析
Ⅰ.(1)实验①和②的不同点是反应物的浓度不同,故这两个实验是探究浓度对反应速率的影响;为了加快双氧水分解,可以向反应物中加入等量同种催化剂,也可以将盛有反应物的试管放入同一热水浴中来提高反应速率。(2)实验④是酸性环境、实验⑤是碱性环境。图像中实验⑤的反应速率最快,说明碱性环境能增大H2O2分解的速率;实验④的反应速率最慢,说明酸性环境能减小H2O2分解的速率。 Ⅱ.(1)可以通过测量单位时间产生O2的体积或生成单位体积O2所需要的时间来衡量H2O2的分解速率; (2)随着反应的进行,H2O2的浓度逐渐减小,反应速率逐渐减慢,到4分钟时H2O2完全分解,标准状况下共产生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.标准状况下H2的体积为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,反应共用了10 s,故用锌粒来表示10 s内该反应的速率为0.013 g/s。 |
举一反三
加0.1 mol MnO2粉末于50 mL过氧化氢(H2O2,ρ=1.1 g· mL-1)中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。
(1)实验时放出气体的总体积是_____________________________。 (2)放出一半气体所需时间为_______________________________。 (3)反应放出气体总体积的 所需的时间约为__________________ (4)A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为____________________ (5)解释反应速率变化的原因___________________________________________________ (6)计算H2O2的初始物质的量浓度____________________ (7)求反应到2 min时,H2O2的质量分数_________________________ |
在一个体积为1 L的密闭容器中发生某化学反应:2A(g)B(g)+C(g),在三种不同条件下进行,其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800°C,实验Ⅲ在850°C,B、C的起始浓度都为0,反应物A的浓度(mol·L-1)随时间(min)的变化如图所示。
试回答下列问题: (1)在实验Ⅰ中,反应在20~40 min内A的平均反应速率为________mol·L-1·min-1。实验Ⅱ和实验Ⅰ相比,可能隐含的反应条件是________________。 (2)该反应的ΔH________0,其判断理由是________。 (3)实验Ⅰ第40 min末,若降低反应温度,达到新的平衡后,A的浓度不可能为________(填序号)。 A.0.35 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1 C.0.7 mol·L-1 D.0.8 mol·L-1 (4)若反应在800°C进行,在该1 L的密闭容器中加入1 mol A、0.2 mol He,达到平衡时A的转化率应________。 A.等于86% B.等于50% C.小于50% D.介于50%~86%之间 |
500℃时,将H2和N2置于一容积为2 L的密闭容器中发生反应。反应过程中H2、N2和NH3物质的量变化如图所示,分析图像完成下列问题:
(1)0~10分钟,N2的平均反应速率为________mol·L-1·min-1,0~10分钟与10~20分钟两个时间段中,N2的反应速率之比为________。反应在第10 min可能改变的条件是________,运用图像信息说明该条件不是升温的原因:________。 (2)计算500℃时,反应N2+3H22NH3的平衡常数K的数值为________。保持温度不变,反应进行至25 min时,抽去0.1 mol氨,此时平衡常数K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。保持体积不变,达到新平衡后的正反应的化学反应速率比原平衡状态________(填“大”“小”或“不变”)。 (3)在上图中画出25~40 min时间段内N2的物质的量的变化图像。 |
298 K时,某容积固定为1 L的密闭容器中发生如下可逆反应:A(g)2B(g) ΔH=-a kJ·mol-1。其中B的物质的量浓度随时间变化如图所示。
试回答下列问题。 (1)已知298 K时60 s达到平衡,比较40~60 s内和60~80s内B的平均反应速率:v(40~60) v(60~80)(填“﹥”或“﹦”或“﹤”)。 (2)若298 K达到平衡时,B的平衡浓度为A的3倍,共放出热量x kJ,开始加入A的物质的量是 mol。 (3)298k时,该反应的平衡常数为 mol/L。 (4)若反应在298 K进行,在1 L密闭容器中加入1 mol B、0.2 mol Ne,达到平衡时共吸收热量y kJ,此时B的转化率为 (填序号)。 A.等于60% B.等于40% C.小于40% D.介于40%~60%之间 (5)结合(2)、(4)相关数据,写出a、x、y三者的等式关系式: 。 (6)若反应在298K进行,反应起始浓度为c(A)=c(B)=1.0mol/L,则化学平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。 (7)已知曲线上任意两点之间连线的斜率表示该时间段内B的平均反应速率(例如直线EF的斜率表示20 s~60 s内B的平均反应速率),则曲线上任意一点的切线斜率的意义是 。 |
一定条件下,在体积为VL的密闭容器中,一氧化碳和氢气反应生成甲醇:
下图表示该反应在不同温度下的反应过程:
关于该反应,下列说法正确的是:( )A.反应达平衡后,升高温度,平衡常数K增大。 | B.反应过程中使用Cu2O/ZnO作催化剂,二者均不参加反应。 | C.500℃反应达到平衡时,用氢气物质的量浓度减少表示该反应的反应速率是:
| D.300℃反应达到平衡后,若其他条件不变,将体积缩小到原来的1/2,平衡右移,氢气物质的量浓度增大。 |
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