人教版 (2019)选择性必修1第一节 化学反应速率精品课堂检测
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一、化学反应速率
◆在同一化学反应里,用不同的物质表示的 可能不同,但意义相同,故描述反应速率时必须指明具体的 。
◆固体或纯液体的浓度记为 ,Δc=0,因此不用固体或纯液体表示 。
◆化学反应速率是一段时间内的 反应速率,而不是 速率。
◆用不同反应物表示化学反应速率时:化学反应速率之比= 变化之比= 变化之比=化学计量数之比。
◆注意:
(1)不论是反应物还是生成物,其化学反应速率均取正值。
(2)在描述或计算某物质的化学反应速率大小时,必须注明其单位,否则无意义。
二、影响化学反应速率的因素
〖浓度对化学反应速率的影响〗
◆在其他条件不变时,增大反应物的浓度可以 化学反应速率,反之,则 化学反应速率。
◆对于固体或纯液体的浓度一般是确定的,因此改变它们的量对化学反应速率 影响。
◆注意:若是可逆反应,反应物浓度的改变,决定正反应速率的变化;生成物浓度的改变,决定逆反应速率的变化。增大反应物浓度的瞬间,正反应速率增大,逆反应速率不变,随后,由于生成物浓度增大,逆反应速率也随之增大。
〖反应速率方程〗
◆对反应aA( g) + bB(g)= pC(g) + qD(g)来说,反应物的浓度与化学反应速率一般存在如下关系: ,其中k、m、n都由实验测得,与化学式前面的系数无必然关系。
◆k称为反应速率 ,表示单位浓度下的化学反应速率。k与浓度 关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。通常反应速率常数越大,反应进行得越 。
〖压强对化学反应速率的影响〗
◆适用范围:有 参与的化学反应。
◆压强对化学反应速率的影响规律
在其他条件不变时,增大压强,相当于增大反应物 ,反应速率 ;减小压强,相当于减小反应物 ,反应速率 。
◆改变压强对于气体反应,影响的几种类型
①类型一:恒温时,增大压强→体积减小→浓度增大→反应速率 。
②类型二:恒容时,充入气体反应物→反应物浓度增大→总压强 →反应速率 ;充入无关气体(稀有气体或与本反应无关的气体,如N2等)→总压强增大,但各反应物的分压 ,各物质的浓度不变→反应速率 。
③类型三:恒压时,充入无关气体(稀有气体或与本反应无关的气体,如N2等)→体积增大→各反应物浓度 →反应速率 。
〖温度对化学反应速率的影响〗
◆范托夫近似规律:对于在溶液中发生的反应,温度每升高10K,反应速率提高到原来的 倍。利用这个经验规律,可以对一些化学反应速率做粗略的估计,但这个规律适用范围有限。
◆阿伦尼乌斯公式: 式中:k为反应速率常数;A为比例系数;e为自然对数的底;R为理想气体常数; Eₐ为活化能,单位为 J⋅ml⁻¹或 kJ⋅ml⁻¹。
该经验公式表明,当 Eₐ>0时,升高温度,反应速率常数 ,化学反应速率随之 。
◆温度对化学反应速率的影响规律
当其他条件不变,升高温度一般可以使化学反应速率 ;降低温度,可以 化学反应速率。
◆注意:温度对化学反应速率的影响适用于任何反应,无论是放热反应还是吸热反应,升高温度,反应速率都增大,降低温度,反应速率都减小。
〖催化剂对化学反应速率的影响〗
◆催化剂通过改变反应历程降低反应的活化能来提高化学反应速率,而在反应前后质量和化学性质保持不变。
◆催化剂具有 性,只对某一反应或某类反应起催化作用。
◆注意:
(1)由于催化剂的质量和化学性质在反应前后不变,反应历程中必定既包括有催化剂参与的反应,又包括使催化剂再生成的反应。
(2)催化剂不能改变化学反应的平衡常数,不能改变平衡转化率。
◆催化剂对化学反应速率的影响规律:催化剂能改变化学反应速率。与其他因素相比,催化剂对化学反应速率影响程度更大。
三、活化能
〖有效碰撞〗
◆定义:能够发生化学反应的碰撞。
◆说明:在化学反应的过程中,反应物分子必须具有一定的 ,碰撞时还要有合适的取向,这样的碰撞才能使化学键 ,从而发生化学反应。
〖活化分子和活化能〗
◆活化分子:发生 碰撞的分子必须具有足够的能量,这种分子称为活化分子。
◆活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之 ,称为反应的活化能。
E1表示反应的活化能;E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量;反应热= 。
〖应用碰撞理论解释影响化学反应速率的影响因素〗
『题型分析』
『题型一』化学反应速率的含义
〖典例1〗下列现象或做法与化学反应速率无关的是( )
A.“冰墩墩”制作材料生产过程中添加抗老化助剂
B.水果箱中放置乙烯利
C.馒头制作过程中用酵头发酵
D.新冠病毒可能通过气溶胶加速传播
【答案】D
【详解】A.材料老化过程是化学反应过程,材料生产过程中添加抗老化助剂是为了减缓材料老化速率,故A不符合体题意;B.水果成熟过程是化学反应过程,水果箱中放置乙烯利是为了加速水果成熟,故B不符合题意;C.发酵是化学反应过程,馒头制作过程中用酵头发酵,是为了加速发酵速率,故D不符合题意;D.新冠病毒通过气溶胶传播不是化学反应过程,与化学反应速率无关,故D符合题意;答案D。
〖变式1-1〗下列说法正确的是( )
A.化学反应速率是对可逆反应而言的,非可逆反应不谈化学反应速率
B.在可逆反应中,正反应的化学反应速率是正值,逆反应的化学反应速率是负值
C.在同一化学反应中,化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的改变来表示,也可以用单位时间内生成物浓度的改变来表示,其数值可能相同,也可能不相同
D.化学反应速率表示的是化学反应进行的程度
〖变式1-2〗下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A.化学反应速率可用任何一种反应物或任何一种生成物来表示
B.化学反应速率为0.1 ml∙L−1∙s−1是指1秒钟时某物质的浓度为0.1 ml∙L−1
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显
〖变式1-3〗下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A.对任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
B.化学反应速率可用任何一种反应物或任何一种生成物来表示
C.若某化学反应中用某反应物表示的反应速率为,就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为
D.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度
『题型二』化学反应速率的计算
〖典例2〗将6.5 g锌粒投入500 mL 盐酸中,10 min后锌粒恰好完全溶解(忽略溶液体积的变化)。下列有关该反应速率的表示正确的是( )
A.用锌表示的反应速率为
B.用氯化氢表示的反应速率为
C.用氯化锌表示的反应速率为
D.用氢气表示的反应速率为
【答案】C
【详解】A.铁为固体,不能用浓度表示化学反应速率,故A错误;B.,6.5 g锌物质的量为0.1ml,10 min后锌粒恰好完全溶解,故反应消耗HCl 0.2ml,用氯化氢表示的反应速率为,故B错误;C.用氯化锌表示的反应速率为氯化氢速率的二分之一,为,故C正确;D.氢气为气体会逸出溶液,所以无法推出氢气在水溶液中的浓度,故D错误;故选C。
〖变式2-1〗下列选项表示2M+N3P+4Q反应速率最快的是( )
A.v(M)=0.5ml·L-1·s-1B.v(N)=0.3ml·L-1·s-1
C.v(P)=0.8ml·L-1·s-1D.v(Q)=0.9ml·L-1·s-1
〖变式2-2〗某反应:的各物质的浓度随时间的变化如图所示,则有关反应速率的表示正确的是( )
A.0~2min内,
B.0~2min内,
C.0~2min内,
D.0~2min内,
〖变式2-3〗在2L的密闭容器中进行如下反应:。0~4s内用X表示的平均反应速率为,则4~6s内,物质Z的物质的量的变化量( )
A.等于1.2mlB.大于0.6ml,小于1.2ml
C.小于0.6mlD.等于0.6ml
『题型三』化学反应速率与化学计量数之间的关系
〖典例3〗对于可逆反应,在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示的反应速率最快的是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】速率比等于化学计量数比,都转化为用A物质表示的反应速率,速率的单位都用ml/(L·min),然后进行比较。
【详解】A.;B.v(A)=v(B)= ×1.5 ml⋅L−1⋅min−1=1.0 ml⋅L−1⋅min−1;C.v(A)= v(D)=0.8 ml⋅L−1⋅min−1;D.v(A)=v(C)=×0.1 ml⋅L−1⋅min−1=0.05ml⋅L−1⋅min−1;可见反应速率最大的是1ml⋅L−1⋅min−1;故选B。
〖变式3-1〗已知 4NH3+5O2=4NO+6H2O(g),若反应速率分别用v(NH₃)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示,则正确的关系是( )
A.4/5v (NH3) =v (O2)B.5/6v (O2) =v ( H2O)
C.2/3v(NH3) =v ( H2O)D.4/5v ( O2 )=v ( NO)
〖变式3-2〗下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率,其中反应最快的是( )
A.B.
C.D.
〖变式3-3〗对于可逆反应A(g)+3B(s)2C(g) +2D(g),在不同条件下的化学反应速率如下,其中反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.3 ml/(L·s)B.v(B)=1.8 ml/(L·s)
C.v(D)=0.7 ml/(L·s)D.v(C)=1.5 ml/(L·min)
『题型四』影响化学反应速率的因素
〖典例4〗对于在同一容器中进行的反应:C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g),下列说法错误的是( )
A.增加C(s)的量,可以加快反应速率
B.升高温度,可以加快反应速率
C.保持体积不变,充入He,反应速率不变
D.将容器体积扩大至原来2倍,反应速率减慢
【答案】A
【详解】A.木炭是固体,浓度视为常数,增加C(s)的量不影响反应速率,故A错误;B.升高温度增大活化分子数目,有效碰撞增大,反应速率加快,故B正确;C.保持体积不变,充入He,各物质的浓度不变,则反应速率不变,故C正确;D.容器体积增大,压强减小,反应物浓度减小,反应速率减慢,故D正确;故选:A。
〖变式4-1〗已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O。某化学小组欲探究浓度、温度对该反应速率的影响,进行如下实验(忽略溶液体积变化)。
下列说法错误的是( )
A.V1=2,V2=2
B.实验I、III的目的是探究温度对化学反应速率的影响
C.实验Ⅲ中v(KMnO4)=0.01ml·L-1·min-1
D.其他条件不变,若改用0.1ml·L-1酸性KMnO4溶液,也能达到实验目的
〖变式4-2〗采取下列措施对增大化学反应速率有明显效果的是( )
A.K与水反应时,增加水的用量
B.铁与稀硫酸反应制备氢气,改用浓硫酸
C.与盐酸反应制取时,将块状大理石改为粉末状大理石
D.溶液与溶液反应时,增大压强
〖变式4-3〗少量铁粉与100 mL 1.0 ml∙L−1的稀盐酸反应,为了加快此反应速率且不改变生成的总量,以下方法可行的是( )
①加入NaCl溶液;②再加入100 mL1.0 ml∙L−1的稀盐酸;③加几滴浓硫酸;④加入少量醋酸钠固体;⑤适当升高温度;⑥滴入几滴硫酸铜溶液
A.③⑤B.②③C.①④D.②⑥
『题型五』化学反应速率的图像
〖典例5〗在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X→2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,下列说法正确的是( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B.使用催化剂Ⅰ时,0~2min内,
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.与催化剂Ⅰ相比,催化剂Ⅱ使反应活化能更低
【答案】B
【分析】由图可知,在无催化剂条件下,反应也能进行;反应曲线越陡,活化能越低,反应速率越快;根据 计算反应速率。
【详解】A.催化剂只是改变反应速率,由图可知,在无催化剂条件下,反应也能进行,故A错误;B.使用催化剂Ⅰ,X的浓度随t的变化为a,时0~2min内,,故B正确;C.2min时,X转化的浓度为2ml•L−1,X与Y的系数比为1:2,则Y增加的量为4ml•L−1,对应的曲线为Ⅰ,故C错误;D.反应曲线越陡,活化能越低,反应速率越快,故与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更高,故D错误;故答案选B。
〖变式5-1〗一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断错误的是( )
A.在20~25min之间,pH=10时R的平均降解速率为0.04
B.在0~50min时,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等
C.溶液酸性越强,R的降解速率越快
D.R的起始浓度越大,降解速率越大
〖变式5-2〗用纯净的固体与100mL稀盐酸反应制取。实验过程记录如图所示(的体积已折算为标准状况下的体积,溶液体积变化忽略不计),下列说法中正确的是( )
A.OE段表示的平均反应速率最大
B.EF段,用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.04ml/(L·min)
C.FG段温度对反应速率的影响比浓度大
D.OE、EF、FG三段中,用表示的平均反应速率之比为2:4:1
〖变式5-3〗,分解反应的方程式为,分解反应的浓度与时间曲线如图所示,,当观察的时间间隔无限小,平均速率的极值即为化学反应在t时的瞬时速率,即,A点切线的斜率为,表示在第20min,当浓度为时,瞬时速率为(斜率、速率均取绝对值),则下列说法正确的是
A.反应到A、B、C三点时的瞬时速率
B.由题意可知瞬时速率与平均反应速率无关
C.某点切线的斜率越大,瞬时反应速率越快
D.没有催化剂,就不会发生分解反应
『题型六』活化能
〖典例6〗分解反应过程中能量变化如图,其中①有加入,②无加入。有加入时的反应历程为;。下列判断错误的是( )
A.加入后改变了反应的路径
B.加入后不改变总反应的能量变化
C.过程①生成中间产物的反应为决速步
D.过程②正反应活化能大于逆反应活化能
【答案】D
【详解】A.由题干信息可知KI在反应中作催化剂,结合图示可知KI改变了反应的路径,故A正确;B.加入KI改变了反应过程,但未影响反应物和生成物的能量,不改变总反应的能量变化,故B正确;C.由图可知过程①中生成大于生成的活化能,活化能越大,反应速率越慢,慢反应决定总反应速率,故C正确;D.由能量变化图可知正反应活化能均小于逆反应活化能,故D错误;故选:D。
〖变式6-1〗下列说法正确的是( )
A.化学反应的反应热等于反应的焓变
B.决定化学反应速率的主要因素是体系的温度
C.对于需经过多个步骤的化学反应而言,活化能最小的那个步骤是决速步骤
D.有气体参加的反应,压缩容器体积,单位体积内活化分子数增多
〖变式6-2〗下列有关碰撞理论的说法正确的是( )
A.活化分子的每一次碰撞都能发生化学反应
B.能发生有效碰撞的分子一定是活化分子
C.其它条件不变,增大压强,能增大活化分子百分数,从而增大有效碰撞次数
D.催化剂能增大反应的活化能,从而加快反应速率
〖变式6-3〗乙烯与HC1气体催化加成反应的能量与反应历程的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.第一步反应速率比第二步的快
B.两步反应的ΔH均小于0
C.加入催化剂,总反应的ΔH不变
D.第一步的正反应活化能比第二步的小
『巩固练习』
一、单选题
1.已知反应:,经过2min时间,B浓度减少了0.6ml/L。有关该反应速率的说法正确的是( )
A.0-2min用A表示的反应速率是0.4ml/(L·min)
B.0-2min用B表示的反应速率是0.3ml/(L·min)
C.2min末时用C表示的反应速率是0.2ml/(L·min)
D.分别用B、C、D表示的反应速率比值为2:3:6
2.已知:。在不同温度下,将不同浓度的溶液和溶液等体积混合,开始阶段化学反应速率最大的是( )
A.AB.BC.CD.D
3.对于反应A(g) + 2B(g)=3C(g)+ 2D(g)来说,下列反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.32ml/(L·min)B.v(B)=0.55 ml/(L·min)
C.v(C)=0.02 ml/(L·s)D.v(D)=0.01 ml/(L·s)
4.现有下列三组溶液:
①20℃时1mL 0.1ml/L的溶液和1mL 0.1ml/L的溶液;②10℃时1mL 0.2ml/L的溶液和9mL 0.05ml/L的溶液;③10℃时1mL 0.1ml/L的溶液和1mL 0.1ml/L的溶液。
若同时将它们混合发生反应:,则出现浑浊的先后顺序是( )
A.①②③B.①③②C.③②①D.②①③
5.一定条件下,三个基元反应的正反应活化能[Ea(正)]和逆反应活化能[Ea(逆)]如表:
正反应为放热反应的是( )
A.I、IIB.I、IIIC.II、IIID.II
6.1mlH2(g)和0.5mlO2(g)的混合气体在点燃和催化剂两种条件下生成1mlH2O(l),分别放出和,已知燃烧热也叫摩尔燃烧焓,下列叙述错误的是( )
A.B.上述条件下的反应历程不同
C.在催化作用下产生的H·含1个D.氢气的摩尔燃烧焓
7.以为催化剂的光热化学循环分解反应,为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.完全分解成和需要吸热30kJ
B.该反应中,光能和热能转化为化学能
C.使用作催化剂可以提高化学反应速率
D.过程①中吸收能量使钛氧键发生了断裂
8.已知反应:,下列条件下反应速率最快的是( )
A.AB.BC.CD.D
9.可以作为水溶液中歧化反应的催化剂,其催化历程如下:
i.
ii.
探究i、ii反应速率与歧化反应速率的关系,实验如下:分别将饱和溶液加入到2mL下列试剂中,密闭放置观察现象(已知:易溶解在溶液中)。
下列说法错误的是( )
A.水溶液中歧化反应方程式为
B.若Ⅱ是Ⅰ的对比实验,则
C.比较Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,可得出的结论是:是歧化反应的催化剂,单独存在时不具有催化作用,但可以加快歧化反应速率
D.实验表明,的歧化反应速率Ⅳ>Ⅰ,原因是反应i比ii快
10.500℃,HCl在催化剂M的作用下被O2氧化依次有如图(I)、(II)、(III)三步反应组成,计算机模拟单个分子在催化剂表面的反应历程如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应II:反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量
B.温度升高,反应速率加快,活化能不变
C.总反应的热化学方程式为
D.比和稳定
11.甲酸常被用于橡胶、医药等工业。在一定条件下可分解生成CO 和H2O。在有、无催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.途径一与途径二甲酸平衡转化率相同
B.ΔH1=ΔH2<0
C.途径二H+参与反应,通过改变反应途径加快反应速率
D.途径二反应的快慢由生成 的速率决定
12.时,降冰片烯在催化剂作用下反应,反应物浓度与催化剂种类及反应时间的关系如下表所示。下列说法不正确的是( )
A.催化效果:催化剂Ⅱ优于催化剂Ⅰ
B.编号2和3实验中,反应至之前,反应物都已经消耗完
C.编号2实验中,以反应物浓度变化表示的反应速率为
D.其他条件相同时,反应物浓度越大,反应速率不一定越大
13.在恒容密闭容器中,等物质的量的和混合气体发生反应:,其反应机理分为三步进行:①(快速平衡);②(慢反应);③(快反应)。下列有关说法正确的是( )
A.反应②的活化能小于反应③的活化能
B.反应的中间产物是,而是催化剂
C.v(第一步的逆反应)>v(第二步的正反应)
D.反应③中与的碰撞均为有效碰撞
14.用钛(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)反应生成2ml液态HCOOH放出62.4kJ热量的图示如图,下列说法正确的是( )
A.图示中物质Ⅱ为该反应的催化剂
B.图示中参与循环的物质只有CO2和H2
C.该反应的活化能为62.4kJ•ml-1
D.该反应的热化学方程式为H2(g)+CO2(g)=HCOOH(l) △H=-31.2kJ•ml-1
15.某反应的速率方程为,其半衰期(当剩余的反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为。在650K时,反应物浓度不同时的反应速率如表所示。
下列说法错误的是( )
A.该反应可能为基元反应
B.该反应的速率常数
C.当,,650K时的反应速率为
D.在过量的B存在时,反应掉93.75%的A所需的时间是1200min
16.犹记2008夏的热烈,拥抱2022冬的激情。北京冬奥会全部场馆将100%使用太阳能、氢能等清洁能源供电,着力打造“绿色冬奥”。甲醇与水蒸气制取氢气的反应为CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g),正反应是吸热反应。下列有关该反应的说法正确的是( )
A.如图表示正反应过程的能量变化
B.使用合适的催化剂能加快反应速率
C.减小CH3OH的浓度能加快反应速率
D.达到化学平衡时,CH3OH能完全转化为生成物
二、原理综合题
17.生产生活中的化学反应都伴随着能量的变化,请根据有关知识回答下列问题:
(1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途。制作冷敷袋可以利用_______(填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化。“即热饭盒”可以利用下面_______放的热量加热食物;A.生石灰和水 B.浓硫酸和水 C. 纯碱和水 D.食盐和白醋
(2)已知:2ml与足量充分燃烧生成液态水时放出572kJ热量。
①该反应的能变化可用图中的_______(填字母)表示。
②写出燃烧生成液态水的热化学反应方程式_______。
(3)下列关于反应热的叙述正确的是_______。
A.当时,表示该反应为吸热反应
B.lml与0. 5ml反应生成1ml水时放出的热量即是的燃烧热
C.热化学方程式中的化学计量数只能是整数,不能是分数
D.1mlNaOH分别和1 ml,lml反应放出的热量:
(4)科学家提出的碘硫热化学循环是由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成的(如图所示),下列有关说法正确的是_______。
A.该循环总的结果是放热反应
B.整个循环过程中产生1ml的同时产生44.8L
C.若反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的反应热分别为、、,
D.图中反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均可在常温常压下进行
(5)可用焓变和熵变来判断化学反应进行的方向,下列都是能自发进行的化学反应,其中是吸热反应且反应后熵增的是_______。
A.B.
C.D.
(6)一种分解海水制氢气的方法为。如图为该反应的能量变化示意图,使用催化剂后,图中A点将_______(填“升高”、“降低”或“不变”)。
(7)已知H-H键能:,键能:,N-H键能:。根据以上数据写出工业合成氨的热化学反应方程_______。
18.现在社会对能源的需求越来越大。请回答下列有关能源的问题:
(1)下列关于化学反应与能量的说法正确的是_______(填标号)。
A.风力、流水、干热岩、页岩气都属于一次能源
B.NaOH固体溶于水温度升高,是因为发生了放热反应
C.甲烷燃烧放热,是因为破坏反应物化学键所需的能量特别大
D.石墨转化为金刚石是吸热反应,故石墨比金刚石更稳定
(2)已知:
①
②CO的燃烧热为
则 _______。
(3)Ni可活化放出,其反应历程如图所示。
决定该反应的速率的步骤是_______(填写如“中间体1→中间体2”)。
19.工业上H2O2是一种重要的绿色氧化还原试剂,某小组对H2O2的催化分解实验进行探究。回答下列问题:
(1)在同浓度Fe3+的催化下,探究H2O2浓度对H2O2分解 反应速率的影响。实验装置如图所示:
①写出H2O2溶液在Fe3+催化下分解的化学方程式_______;除了图中所示仪器之外,该实验还必需的仪器是_______。
②请写出下面表格中I、II、III的实验记录内容或数据:
I=_______,II=_______,III=_______。
(2)该小组预测同为第四周期VIII族的Fe、C、Ni可能有相似的催化作用。查阅资料:CxNi(1-x)Fe2O4(其中C、Ni均为+2价)也可用作H2O2分解的催化剂,具有较高的活性。如图表示两种不同方法制得的催化剂CxNi(1-x)Fe2O4在10℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线。由图中信息可知_______法制取得到的催化剂活性更高,推测C2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是_______。
三、实验题
20.某学生为了探究影响化学反应速率的外界因素,进行以下实验:
实验一:向100mL稀硫酸中加入过量的锌粉,标准状况下测得数据累积值如下:
(1)在0~1、1~2、2~3、3~4、4~5min各时间段中:
反应速率最大的时间段是_______min,主要的原因可能是_______。
反应速率最小的时间段是_______min,主要的原因可能是_______。
(2)为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量,可以在稀硫酸中加入_______(单选)。
A.Na2SO4溶液B.NaOH溶液C.NaNO3溶液D.Na2CO3溶液
实验二:比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,实验装置如下所示:
已知:2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)
(3)定性分析:图甲可通过观察产生气泡的快慢定性比较得出结论。
有同学提出将5滴0.1ml·L-1 FeCl3溶液改为5滴_______ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液更合理,更换溶质的理由是:_______。
(4)定量分析:如图乙所示,实验时均以生成40mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽略。仪器A的名称是_______。检测该装置气密性的方法是:关闭A的活塞,将注射器向外拉出一段后松手,过一段时间后看到_______,说明装置气密性良好,实验中需要测量的数据是_______。
(5)有人设想以H2O和O2为原料,直接化合生产H2O2溶液,分析该想法是否可行? 说明理由_______。
编号
0.01ml·L-1酸性KMnO4溶液体积/mL
0.01ml·L-1H2C2O4溶液体积/mL
水的体积/mL
反应温度/℃
反应结束时间/min
I
2
V1
0
20
2.1
II
2
1
1
20
5.5
III
2
V2
0
50
0.5
选项
温度/℃
/(ml·L)
/(ml·L)
A
25
0.1
0.1
B
25
0.5
0.5
C
50
0.1
0.1
D
50
0.5
0.5
基元反应
Ea(正)(kJ•ml-1)
Ea(逆)(kJ•ml-1)
I
30
55
II
70
21
III
16
35
选项
温度
溶液的体积和浓度
硫酸的体积和浓度
A
10mL、0.2ml/L
10mL、0.2ml/L
B
20mL、0.1ml/L
20mL、0.1ml/L
C
50mL、0.1ml/L
50mL、0.1ml/L
D
10mL、0.5ml/L
10mL、0.5ml/L
序号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
试剂组成
、
、
实验现象
溶液变黄,一段时间后出现浑浊
溶液变黄,出现浑浊较Ⅰ快
无明显现象
溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较Ⅰ快
编号
时间/
浓度/
催化剂种类
0
50
100
150
200
250
1
催化剂Ⅰ
3.00
2.40
1.80
1.20
0.60
0
2
催化剂Ⅱ
3.00
1.80
0.60
0
0
0
3
催化剂Ⅲ
1.50
0.90
0.30
0
0
0
0.025
0.050
0.025
0.040
0.040
0.120
实验序号
0.1ml·L-1Fe2(SO4)3溶液的体积/mL
II
30 % H2O2溶液的体积/mL
蒸馏水的体积/mL
O2的体积/mL
1
I
b
c
d
e
2
a
b
d
III
f
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积
50
120
232
290
310
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