Question

【題目】氧化劑H2O2在反應時不產生污染物，被稱為綠色氧化劑，因而受到人們越來越多的關注。某實驗小組以H2O2分解為例，探究濃度、催化劑、溫度對反應速率的影響。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____________________________。同學甲在進行實驗時并沒有觀察到明顯現象。資料顯示，通常條件下過氧化氫穩定，不易分解。為了達到實驗目的，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論是__________________________，__________________________；

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

(4)同學乙設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，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據是______________。

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

①該反應的化學方程式為______．

②反應開始至2分鐘時，Y的平均反應速率為______．

③能說明該反應已達到平衡狀態的是______

A．υ(X)=3υ(Y)B．容器內氣體密度不變

C．υ逆(Z)=2υ正(Y)D．各組分的物質的量相等

E．混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態

④由圖求得平衡時X的轉化率為______．

Answer 1

【答案】探究濃度對反應速率的影響 向反應物中加入等量同種催化劑(或升高相同溫度) 升高溫度，反應速率加快 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；現象不明顯，根據題意，需要盡快反應速率；

(2)由圖可知，⑤的反應速率最大，④的反應速率最小，結合反應的條件分析解答；

(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；該反應是通過反應速率分析的，根據v=分析；

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

②結合v=計算；

③可逆反應達到平衡狀態時，正、逆反應速率相等，各組分濃度不再變化，據此分析判斷；

④根據X達到平衡時已轉化的物質的量與起始的物質的量之比，可求得平衡時X的轉化率。

(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反應速率的影響；同學甲在進行實驗時并沒有觀察到明顯現象。資料顯示，通常條件下過氧化氫穩定，不易分解。為了便于比較，需要加快反應速率，可以向反應物中加入等量同種催化劑(或將盛有反應物的試管放在同一熱水浴中，升高相同溫度)，故答案為：探究濃度對反應速率的影響；向反應物中加入等量同種催化劑(或將盛有反應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的反應速率大，說明升高溫度，反應速率加快；③、④中④的反應速率小，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生反應的化學反應方程式為：2H2O2 2H2O+O2↑，故答案為：2H2O2 2H2O+O2↑；

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

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

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

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

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