2019-2020年高中化學 4.2《催化劑對過氧化氫分解反應速率的影響》同步訓練 蘇教版選修6.doc

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2019-2020年高中化學 4.2《催化劑對過氧化氫分解反應速率的影響》同步訓練 蘇教版選修6 1．xx年諾貝爾化學獎得主——德國科學家格哈德埃特爾對有關一氧化碳在金屬鉑表面的氧化過程的研究催生了汽車尾氣凈化裝置。凈化裝置中的催化轉化器可將CO、NO、NO2等轉化為無害的物質。下列有關說法不正確的是(　　) A．催化轉化器中的鉑催化劑可加快CO的氧化 B．鉑表面做成蜂窩狀更有利于提高催化效果 C．在鉑催化下，NO、NO2可被CO還原成N2 D．使用鉑催化劑，可以提高碳氫化合物被氧化的轉化率 解析：選D。在鉑催化劑的作用下，NO、NO2將CO氧化為CO2，A項正確；將鉑表面做成蜂窩狀，增大了反應物的接觸面積，有利于提高催化效果，B項正確；NO、NO2變成N2，氮元素的化合價降低，被還原，C項正確；催化劑只能改變化學反應速率而不能改變化學反應限度(即不能使化學平衡發(fā)生移動)，故D項錯誤。 2．下列關于催化劑的說法，正確的是(　　) A．催化劑能使不起反應的物質發(fā)生反應 B．催化劑能改變化學反應速率 C．任何化學反應，都需要催化劑 D．電解水時，往水中加少量NaOH，可使電解速率明顯加快，所以NaOH是這個反應的催化劑 解析：選B。在電解水時，加少量NaOH，可增大水中離子濃度，增強水的導電性，NaOH并沒有改變反應機理，故不是催化劑。另外，有些反應是不需要催化劑的，如中和反應等。 3．(2011年宿遷高二檢測)對于反應2H2O2===2H2O＋O2↑，下列措施不能增大其分解速率的是(　　) A．向反應體系中加水 B．升高H2O2溶液的溫度 C．向H2O2溶液中加入少量MnO2 D．向H2O2溶液中加入一定濃度FeCl3溶液 解析：選A。升高溫度增大分解速率，MnO2、Fe3＋對H2O2分解起催化作用，加入MnO2、FeCl3可加大分解速率，加水稀釋H2O2濃度減小，分解速率減小。 4．比較MnO2和CuO對H2O2分解反應的催化能力大小的實驗中若催化劑的質量均控制在0.1 g,6%的H2O2溶液均取5 mL，可選擇的實驗裝置是(　　) 解析：選D。A、B中長頸漏斗插入過短，容易造成氣體逸出；C中的量筒體積太小。故D項正確。 5．(2011年高考重慶卷改編題)臭氧是一種強氧化劑，常用于消毒、滅菌等。 (1)O3與KI溶液反應生成的兩種單質是______________和________________(填分子式)。 (2)O3在水中易分解，一定條件下，O3的濃度減少一半所需的時間(t)如下表所示。已知：O3的起始濃度為0.0216 mol/L。 pH t/min T/℃ 3.0 4.0 5.0 6.0 20 301 231 169 58 30 158 108 48 15 50 31 26 15 7 ①pH增大能加速O3分解，表明對O3分解起催化作用的是________。 ②在30 ℃、pH＝4.0條件下，O3的分解速率為________mol/(Lmin)。 ③據(jù)表中的遞變規(guī)律，推測O3在下列條件下分解速率依次增大的順序為________(填字母代號)。 a．40 ℃、pH＝3.0 b．10 ℃、pH＝4.0 c．30 ℃、pH＝7.0 解析：(1)O3氧化KI，I－轉化為I2的同時本身被還原生成O2。(2)①由題意知，pH增大，分解速率增大，OH－起催化作用；②根據(jù)v＝求解；③由表推斷知，pH為7.0時，對O3的分解速率影響最大，當pH為3.0、4.0時 ，溫度影響較大，綜上可知，分解速率最快的為c，其次為a，最慢的是b。 答案：(1)I2　O2 (2)①OH－　②1.0010－4?、踒、a、c 1．(2011年宿遷高二檢測)關于催化劑的敘述，正確的是(　　) A．催化劑在化學反應前后性質不變 B．催化劑在反應前后質量不變，故催化劑不參加化學反應 C．使用催化劑可以改變反應達到平衡的時間 D．催化劑可以提高反應物的轉化率 解析：選C。催化劑是能改變化學反應速率而本身的質量和化學性質在反應前后均不變的物質，但其物理性質，如固體顆粒大小可能改變，故A錯，C正確；催化劑是參加化學反應的，在化學反應中起了載體的作用，并且催化劑能同時、同程度地改變正反應速率和逆反應速率，故催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動，不能改變反應物的轉化率。 2．過氧化氫的沸點比水高，但受熱容易分解。某試劑廠先制得7%～8%的過氧化氫溶液，再濃縮成30%的溶液時，可采用的適宜方法是(　　) A．常壓蒸餾　　　　　　　　 B．減壓蒸餾 C．加生石灰常壓蒸餾 D．加壓蒸餾 解析：選B。液態(tài)物質的沸點與壓強有關，減小壓強，能降低其沸點，這樣就能在溫度不是很高的情況下使水蒸發(fā)而H2O2又不會分解。 3．F2、Cl2、Br2、I2分別與H2反應，在相同條件下，活化分子的物質的量分數(shù)最大的是(　　) A．H2＋Cl2===2HCl B．H2＋F2===2HF C．H2＋I2===2HI D．H2＋Br2===2HBr 解析：選B。氟、氯、溴、碘的非金屬性強弱的標志之一是與H2化合的難易，其本質是與氫氣反應速率的快慢：氟、氯、溴、碘與H2化合的條件越來越難，即反應速率越來越慢，活化分子百分數(shù)越來越小。 4．使用催化劑能加快反應速率的主要原因是(　　) A．活化分子能量明顯增加 B．降低活化分子的能量 C．增加活化分子百分數(shù) D．增加反應活化能 解析：選C。使用催化劑，降低反應活化能，使部分能量較低的分子轉化為活化分子，增加了單位體積內活化分子百分數(shù)，使反應速率加快。 5．合成氨時采用500 ℃左右的溫度進行，主要是因為在該溫度時(　　) A．合成氨的化學反應速率最大 B．N2的轉化率最高 C．催化劑的活性最大 D．NH3在平衡混合氣體中的體積分數(shù)最大 解析：選C。當壓強一定、溫度升高時，雖然能增大合成氨的反應速率，但由于合成氨反應是放熱反應，升高溫度會降低平衡混合物中NH3的含量。因此，從反應的理想條件來看，氨的合成反應在較低溫度下進行有利，但是溫度過低，反應速率很小，需要很長的時間才能達到平衡狀態(tài)，這在工業(yè)生產上是很不經濟的。鐵觸媒在500 ℃左右時的活性最大，這是合成氨反應一般選擇在500 ℃左右進行的重要原因之一。 6．汽車尾氣在光照下分解時，即開始光化學煙霧的循環(huán)，它的形成過程可用下列化學方程式表示：NO2===NO＋O,2NO＋O2===2NO2，O2＋O===O3。下列有關敘述不正確的是(　　) A．此過程中，NO2是催化劑 B．在此過程中，NO是中間產物 C．此過程的總反應方程式為2O3===3O2 D．光化學煙霧能引起人的外呼吸功能嚴重障礙 解析：選C。NO2在反應前后質量和化學性質均沒發(fā)生變化，只是加快了O2變成O3的反應速率，因此NO2是O2變成O3的催化劑。將三個方程式相加得到的總反應方程式為3O2===2O3。 7．已知汽車尾氣無害化處理反應為2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)。下列說法不正確的是(雙選)(　　) A．使用催化劑可以改變反應的ΔH B．使用高效催化劑可有效提高正反應速率 C．使用催化劑能提高CO的反應速率和轉化率 D．單位時間內消耗CO和CO2的物質的量相等時，反應達到平衡 解析：選AC。催化劑僅是改變化學反應速率，不會影響焓變，A項錯；催化劑可以加快化學反應速率，B項正確；催化劑對轉化率無影響，C項錯誤；由于CO和CO2的計量系數(shù)相等，故當兩者同時消耗的量相等時，反應即達平衡，D項正確。 8．下列條件一定能使化學反應速率加快的是(　　) ①增加反應物　　　　　　　　②升高溫度 ③縮小反應容器的體積　　　?、芗尤肷晌? ⑤加入MnO2 A．全部 B．①②⑤ C．② D．②③ 解析：選C。增加反應物的物質的量不一定引起化學反應速率加快，原因是如果加入的物質是固體物質或純液態(tài)物質，則不會加快化學反應速率；升高溫度一定能加快化學反應速率；縮小反應容器的體積，若沒有引起參加反應的物質濃度增大，也不會引起化學反應速率加快；MnO2并不是所有反應的催化劑，故只有②符合題意。 9．向四個體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2，開始反應時，按正反應速率由大到小順序排列正確的是(　　) 甲．在500 ℃時，SO2和O2各10 mol反應 乙．在500 ℃時，用V2O5作催化劑，10 mol SO2和5 mol O2起反應 丙．在450 ℃時，8 mol SO2和5 mol O2反應 丁．在500 ℃時，8 mol SO2和5 mol O2反應 A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁 C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲 解析：選C。本題比較的是兩種因素(溫度和濃度)影響化學反應速率的情況，甲、乙相比，不同的是O2濃度在乙中較小，但是乙中使用了催化劑，催化劑的影響遠超過濃度的影響，所以反應速率乙>甲。甲、丁相比，丁中SO2、O2的濃度均小于甲中的濃度，所以反應速率甲>丁。丙、丁相比，丙項的溫度較低，故反應速率關系為丁>丙。故反應速率順序為乙、甲、丁、丙，答案選C。 10．對處于化學平衡的體系，由化學平衡與化學反應速率的關系可知(　　) A．化學反應速率變化時，化學平衡一定發(fā)生移動 B．化學平衡發(fā)生移動時，化學反應速率一定變化 C．正反應進行的程度大，正反應速率一定大 D．只有在催化劑存在條件下，才會發(fā)生化學反應速率變化而化學平衡不移動的情況 解析：選B。平衡移動是正、逆反應速率變化不相等所致，同等程度改變正、逆反應速率平衡不移動，而能使正、逆反應速率同等程度變化的條件不僅限于催化劑一項。 11．某化學興趣小組研究雙氧水的分解時，設計了以下三組實驗，每一小組取若干支試管分別加入相同體積5%的雙氧水，在實驗室觀察氣泡產生的情況。 (1)雙氧水發(fā)生分解的化學方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)根據(jù)下表中實驗操作及實驗現(xiàn)象填寫實驗結論： 組別 操作 現(xiàn)象 實驗結論 第一組 ①向試管中加0.2 g MnO2粉末并置于盛有5 ℃水的燒杯中 少量氣泡 ②向試管中加0.2 g MnO2粉末并置于盛有50 ℃水的燒杯中 大量氣泡 第二組 ③向試管中加0.2 g MnO2粉末 大量氣泡 ④向試管中的液體中加蒸餾水稀釋10倍后加0.2 g MnO2粉末 少量氣泡 第三組 ⑤向試管中加0.2 g MnO2粉末 大量氣泡 ⑥向試管中加5滴 FeCl3溶液 大量氣泡 解析：認真對比每組內的兩個實驗在條件控制上的不同，即可得出結論。 答案：(1)2H2O22H2O＋O2↑ (2) 組別 實驗結論 第一組 其他條件相同時，溫度越高反應速率越快 第二組 其他條件相同時，反應物濃度越大反應速率越快 第三組 除MnO2對H2O2分解有催化作用外，F(xiàn)eCl3對H2O2分解也有催化作用 12.向含有H2SO4的H2O2溶液中滴加定量的KMnO4溶液，反應開始時，溶液中Mn2＋的濃度c將隨時間的變化而變化。某學生在做實驗前認為，Mn2＋的濃度c與時間t的關系如下圖中①，做完實驗后，得到的結果為下圖中②，請說明下列問題： (1)寫出H2O2與KMnO4反應的化學方程式。 (2)Oa段的意義。 (3)ab段的意義及ab段很陡的原因。 (4)bc段的意義。 答案：(1)5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋8H2O＋5O2↑。 (2)Oa段說明反應非常慢，溶液中c(Mn2＋)隨時間變化很小。 (3)ab段說明反應非常快，c(Mn2＋)迅速增大，表明Mn2＋達到一定濃度時，對上述反應起到了催化作用。 (4)bc段說明反應趨于完全，最終溶液中c(Mn2＋)為定值。 13．某實驗小組在進行雙氧水分解的實驗時發(fā)現(xiàn)：大家取不同濃度的雙氧水及不同質量的二氧化錳進行的實驗，產生氣體的速率都不相同，那么過氧化氫分解的最佳催化條件是什么呢？他們決定進行探究。 (1)用下列簡圖，畫出實驗裝置(含試劑)示意圖。 (2)小組經過實驗，取得如下數(shù)據(jù)： X Y Z 0.1 g 0.3 g 0.5 g 1.5% 223 s 67 s 56 s 3.0% 308 s 109 s 98 s 4.5% 395 s 149 s 116 s (說明：表中X是二氧化錳的質量；Y是指反應停止時的時間；Z是雙氧水的質量分數(shù))分析表中數(shù)據(jù)回答下列問題： ①相同濃度的雙氧水的分解速率隨著二氧化錳用量的增加而________。 ②從實驗效果和“綠色化學”的角度考慮，雙氧水的濃度相同時，加入________g的二氧化錳為較佳選擇，理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③該小組的小茂同學分析上述數(shù)據(jù)后得出“當用相同質量的二氧化錳時，雙氧水的濃度越小，所需要的時間就越小，亦即其反應速率越快”的結論，你認為是否正確？________，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：定量實驗的數(shù)據(jù)分析是解題關鍵，而數(shù)據(jù)分析時要固定一個量，然后分析該固定量下其他量的變化。如該題中固定雙氧水的濃度為1.5%時，變化的量是二氧化錳的質量，從給出的三組數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)相同雙氧水濃度下過氧化氫的分解速率與二氧化錳質量之間的關系。 答案：(1) (2)①加快 ②0.3　因為用0.1 g的催化劑反應速率明顯小于用0.3 g和0.5 g的；用0.5 g的催化劑和用0.3 g的催化劑反應速率相差不多，但用0.3 g的催化劑卻節(jié)約藥品，所以使用0.3 g的二氧化錳為較佳選擇 ③不正確　因為從表中數(shù)據(jù)可知，相同體積3%的雙氧水中的溶質含量是1.5%的兩倍，但反應的時間卻比其反應時間的2倍小得多，由反應速率計算公式(v＝Δc/Δt)可得出，此實驗條件下雙氧水的濃度越大，分解速率越快