（浙江專(zhuān)版）2018年高中化學(xué) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（九）催化劑對(duì)過(guò)氧化氫分解反應(yīng)速率的影響 蘇教版選修6.doc

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課時(shí)跟蹤檢測(cè)（九） 催化劑對(duì)過(guò)氧化氫分解反應(yīng)速率的影響 1．關(guān)于催化劑的敘述，正確的是(　　) A．催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后性質(zhì)不變 B．催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量不變，故催化劑不參加化學(xué)反應(yīng) C．使用催化劑可以改變反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間 D．催化劑可以提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 解析：選C　催化劑是能改變化學(xué)反應(yīng)速率而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均不變的物質(zhì)，但其物理性質(zhì)，如固體顆粒大小可能改變，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，并且能同時(shí)、同程度地改變正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率，故催化劑不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。 2．過(guò)氧化氫的沸點(diǎn)比水高，但受熱容易分解。某試劑廠先制得7%～8%的過(guò)氧化氫溶液，再濃縮成30%的溶液時(shí)，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(zhì)的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)有關(guān)，減小壓強(qiáng)，能降低其沸點(diǎn)，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(huì)分解。 3．F2、Cl2、Br2、I2分別與H2反應(yīng)，在相同條件下，活化分子的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最大的是(　　) A．H2＋Cl2===2HCl B．H2＋F2===2HF C．H2＋I(xiàn)2===2HI D．H2＋Br2===2HBr 解析：選B　氟、氯、溴、碘的非金屬性強(qiáng)弱的標(biāo)志之一是其單質(zhì)與H2化合的難易，其本質(zhì)是與氫氣反應(yīng)速率的快慢：氟、氯、溴、碘與H2化合的反應(yīng)速率越來(lái)越慢，活化分子百分?jǐn)?shù)越來(lái)越小。 4．使用催化劑能加快反應(yīng)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?jǐn)?shù) D．增加反應(yīng)活化能 解析：選C　使用催化劑，能降低反應(yīng)的活化能，使部分能量較低的分子轉(zhuǎn)化為活化分子，增加了單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)，使反應(yīng)速率加快。 5．合成氨時(shí)采用500 ℃左右的溫度進(jìn)行，主要是因?yàn)樵谠摐囟葧r(shí)(　　) A．合成氨的化學(xué)反應(yīng)速率最大 B．N2的轉(zhuǎn)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?jǐn)?shù)最大 解析：選C　當(dāng)壓強(qiáng)一定、溫度升高時(shí)，雖然能增大合成氨的反應(yīng)速率，但由于合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度會(huì)降低平衡混合物中NH3的含量。因此，從反應(yīng)的理想條件來(lái)看，氨的合成反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行有利，但是溫度過(guò)低，反應(yīng)速率很小，需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到平衡狀態(tài)，這在工業(yè)生產(chǎn)上是很不經(jīng)濟(jì)的。鐵觸媒在500 ℃左右時(shí)的活性最大，這是合成氨反應(yīng)一般選擇在500 ℃左右進(jìn)行的重要原因之一。 6．汽車(chē)尾氣在光照下分解時(shí)，即開(kāi)始光化學(xué)煙霧的循環(huán)，它的形成過(guò)程可用下列化學(xué)方程式表示：NO2===NO＋O,2NO＋O2===2NO2，O2＋O===O3。下列有關(guān)敘述不正確的是(　　) A．此過(guò)程中，NO2是催化劑 B．在此過(guò)程中，NO是中間產(chǎn)物 C．此過(guò)程的總反應(yīng)方程式為2O3===3O2 D．光化學(xué)煙霧能引起人的外呼吸功能?chē)?yán)重障礙 解析：選C　NO2在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)均沒(méi)發(fā)生變化，只是加快了O2變成O3的反應(yīng)速率，因此NO2是O2變成O3的催化劑。將三個(gè)方程式相加得到的總反應(yīng)方程式為3O2===2O3。 7．某中學(xué)化學(xué)小組查閱資料發(fā)現(xiàn)金屬氧化物A也能催化氯酸鉀的分解，且A和二氧化錳的最佳催化溫度均在500 ℃左右。于是對(duì)A和二氧化錳的催化性能進(jìn)行了定量對(duì)照實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)均以收滿500 mL氧氣為準(zhǔn)(其他可能影響實(shí)驗(yàn)的因素已忽略)。 用MnO2作催化劑 實(shí)驗(yàn)序號(hào) KClO3的質(zhì)量/g MnO2的質(zhì)量/g 反應(yīng)溫度/℃ 待測(cè) 數(shù)據(jù) 1 8.00 2.00 500 2 8.00 2.00 500 用A作催化劑 實(shí)驗(yàn)序號(hào) KClO3的質(zhì)量/g A的質(zhì)量/g 反應(yīng)溫度/℃ 待測(cè) 數(shù)據(jù) 1 8.00 2.00 500 2 8.00 2.00 500 請(qǐng)回答：上述實(shí)驗(yàn)中待測(cè)的數(shù)據(jù)應(yīng)是________。完成此研究后，他們準(zhǔn)備發(fā)表一篇研究報(bào)告，請(qǐng)你替他們擬一個(gè)報(bào)告的題目________。 解析：金屬氧化物A和二氧化錳對(duì)KClO3都有催化作用，都能改變氯酸鉀的分解反應(yīng)速率，但催化能力不同，因而收滿500 mL氧氣所需的時(shí)間不同，故待測(cè)數(shù)據(jù)為收滿500 mL氧氣時(shí)所需用的時(shí)間。化學(xué)小組所做的實(shí)驗(yàn)是研究金屬氧化物A和二氧化錳對(duì)氯酸鉀的催化能力，所以研究報(bào)告的題目是“催化劑效果對(duì)照研究”。 答案：收集500 mL氧氣時(shí)所需用的時(shí)間　催化劑效果對(duì)照研究 8．在一次學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生用鋁片分別和稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)：鋁片與稀鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象非常明顯，而和稀硫酸幾乎不反應(yīng)。這和教材中“鋁能跟稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)生成氫氣”的說(shuō)法不一致。為排除因試劑變質(zhì)等因素造成的影響，該學(xué)生在教師的指導(dǎo)下重新進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證是否存在上述現(xiàn)象： 實(shí)驗(yàn)用品：儀器(略，凡是實(shí)驗(yàn)需要的都有)； 實(shí)驗(yàn)試劑：3.0 molL－1鹽酸、1.5 molL－1硫酸、3.0 molL－1硫酸；相同大小的鋁片(純度＞99.5%) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程：向三支相同的試管中分別加入相同的鋁片各一片，再向試管中分別加入等體積的3.0 molL－1鹽酸、1.5 molL－1硫酸、3.0 molL－1硫酸。觀察反應(yīng)進(jìn)行到1、2、5、15、20分鐘時(shí)的鋁與酸反應(yīng)的情況。結(jié)果如下： 反應(yīng)進(jìn)程(分鐘) 1 2 5 15 20 3 molL－1鹽酸 少量氣泡 較多氣泡 大量氣泡 反應(yīng)劇烈 鋁片耗盡 1.5 molL－1硫酸 均無(wú)明顯現(xiàn)象(無(wú)氣泡產(chǎn)生) 3 molL－1硫酸 均無(wú)明顯現(xiàn)象(無(wú)氣泡產(chǎn)生) 通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可知，無(wú)論是用1.5 molL－1硫酸還是3.0 molL－1硫酸，均無(wú)明顯的現(xiàn)象。而3.0 molL－1鹽酸與鋁片反應(yīng)的現(xiàn)象卻十分明顯。 問(wèn)題1：為了探究“鋁與稀鹽酸和稀硫酸反應(yīng)差異的原因”，你能對(duì)問(wèn)題的答案將作出哪些假設(shè)或猜想(列出兩種即可)? 假設(shè)一：______________________________________________________________ 假設(shè)二：_________________________________________________________________ 問(wèn)題2：為了驗(yàn)證上述假設(shè)，你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是：____________________________。 解析：實(shí)驗(yàn)中涉及的離子反應(yīng)為2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。稀鹽酸、稀硫酸都是非氧化性的酸，在水溶液中都能電離出H＋，而且在1.5 molL－1的硫酸和3.0 molL－1的鹽酸中，氫離子的濃度都相等，均為3.0 molL－1；同時(shí)，由于鋁片的大小和純度都相同，根據(jù)所發(fā)生的離子反應(yīng)和反應(yīng)速率理論，它們的反應(yīng)速率應(yīng)該相同(因其他外界條件也相同)。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻和理論推測(cè)存在一定的差異，既然氫離子濃度和鋁片均相同，造成的差異應(yīng)該與反應(yīng)(即2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑)中有無(wú)Cl－和SO有關(guān)。因此，在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，應(yīng)該采用向反應(yīng)體系中加入等物質(zhì)的量的NaCl、Na2SO4 固體的方法來(lái)探究Cl－和SO對(duì)反應(yīng)造成的影響，采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行研究。 答案：?jiǎn)栴}1：(說(shuō)明：可能存在多種假設(shè)，但只要假設(shè)合理均可) Cl－能夠促進(jìn)金屬鋁與H＋反應(yīng) SO對(duì)H＋與金屬鋁的反應(yīng)起阻礙作用 問(wèn)題2：(1)取a、b、c、d四支相同的試管，分別向試管中加入相同大小的鋁片(純度>99.5%)各一片；(2)在a、b、c試管中依次添加0.5 g NaCl(約0.01 mol)、1.4 g Na2SO4(約0.01 mol)、1.4 g Na2SO4(約0.01 mol)固體；(3)再向a、b試管中加入1.5 molL－1硫酸5 mL，c、d試管中加入3.0 molL－1鹽酸5 mL，并觀察五支試管反應(yīng)進(jìn)行到5分鐘時(shí)的現(xiàn)象，把現(xiàn)象填寫(xiě)在下表中： 試管 所加的酸(5 mL) 添加的試劑 5分鐘后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 a 1.5 molL－1硫酸 0.5 g NaCl固體(約0.01 mol) b 1.5 molL－1硫酸 1.4 g Na2SO4固體(約0.01 mol) c 3.0 molL－1鹽酸 1.4 g Na2SO4固體(約0.01 mol) d 3.0 molL－1鹽酸 不添加(對(duì)比) 9．甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組利用酸性KMnO4溶液與H2C2O4溶液反應(yīng)研究影響反應(yīng)速率的因素。 (1)該反應(yīng)的離子方程式為(提示：H2C2O4的一級(jí)電離常數(shù)為5.410－2)______________。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下(實(shí)驗(yàn)中所用KMnO4溶液均已加入H2SO4)： (2)甲組：通過(guò)測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)生成CO2氣體體積的大小來(lái)比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小。 實(shí)驗(yàn)裝置如圖，實(shí)驗(yàn)時(shí)分液漏斗中A溶液一次性放下，A、B的成分見(jiàn)下表： 序號(hào) A溶液 B溶液 ① 2 mL 0.1 molL－1H2C2O4溶液 4 mL 0.01 molL－1KMnO4溶液 ② 2 mL 0.2 molL－1H2C2O4溶液 4 mL 0.01 molL－1KMnO4溶液 ③ 2 mL 0.2 molL－1H2C2O4溶液 4 mL 0.01 molL－1 KMnO4溶液和少量MnSO4 該實(shí)驗(yàn)探究的是________對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。在反應(yīng)停止之前，相同時(shí)間內(nèi)針筒中所得CO2的體積由大到小的順序是________(用實(shí)驗(yàn)序號(hào)填空)。 (3)乙組：通過(guò)測(cè)定KMnO4溶液褪色所需時(shí)間的多少來(lái)比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小。 取兩支試管各加入2 mL 0.1 molL－1 H2C2O4溶液，另取兩支試管各加入4 mL 0.1 molL－1 KMnO4溶液。將四支試管分成兩組(各有一支盛有H2C2O4溶液和KMnO4溶液的試管)，一組放入冷水中，另一組放入熱水中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，分別混合并振蕩，記錄溶液褪色所需時(shí)間。 該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯縚_______對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，但該組同學(xué)始終沒(méi)有看到溶液褪色，其原因是__________________________________________________________。 解析：(1)根據(jù)題中提示可知H2C2O4是弱酸，在離子方程式中應(yīng)保留化學(xué)式。(2)對(duì)比①②實(shí)驗(yàn)可探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，對(duì)比②③實(shí)驗(yàn)可探究催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(3)很顯然乙組實(shí)驗(yàn)是探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，但在反應(yīng)物的使用量上控制不當(dāng)，題中KMnO4溶液過(guò)量，因此不能看到明顯的褪色現(xiàn)象。 答案：(1)2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O (2)濃度和催化劑?、邰冖佟?3)溫度　KMnO4溶液過(guò)量 10．Fenton法常用于處理含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好pH和Fe2＋濃度的廢水中加入H2O2，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物?，F(xiàn)運(yùn)用該方法降解有機(jī)污染物p－CP，探究有關(guān)因素對(duì)該降解反應(yīng)速率的影響。 [實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]　控制p－CP的初始濃度相同，恒定實(shí)驗(yàn)溫度在298 K或313 K(其余實(shí)驗(yàn)條件見(jiàn)下表)，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。 (1)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格)。 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? T/K pH c/10－3molL－1 H2O2 Fe2＋ ① 為以下實(shí)驗(yàn)作參照 298 3 6.0 0.30 ② 探究溫度對(duì)降解反應(yīng)速率的影響 ③ 298 10 6.0 0.30 [數(shù)據(jù)處理]　實(shí)驗(yàn)測(cè)得p－CP的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如上圖。 (2)請(qǐng)根據(jù)上圖實(shí)驗(yàn)①曲線，計(jì)算降解反應(yīng)50～150 s內(nèi)的反應(yīng)速率： v(p－CP)＝________ molL－1s－1 [解釋與結(jié)論] (3)實(shí)驗(yàn)①、②表明溫度升高，降解反應(yīng)速率增大。但溫度過(guò)高時(shí)反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減小，請(qǐng)從Fenton法所用試劑H2O2的角度分析原因：______________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)③得出的結(jié)論是：pH等于10時(shí)，________。 [思考與交流] (5)實(shí)驗(yàn)時(shí)需在不同時(shí)間從反應(yīng)器中取樣，并使所取樣品中的反應(yīng)立即停止下來(lái)。根據(jù)上圖中的信息，給出一種迅速停止反應(yīng)的方法：__________________________________。 解析：(1)依題意可知②的實(shí)驗(yàn)溫度為313 K，實(shí)驗(yàn)對(duì)比是建立在其他條件相同前提下，故pH應(yīng)與①的相同。若改變pH，其他條件不變可探究溶液pH對(duì)反應(yīng)速率的影響。 (2)實(shí)驗(yàn)①曲線中，50～150 s時(shí)。 Δc(p－CP)＝1.210－3 molL－1－0.410－3 molL－1＝0.810－3 molL－1，所以v(p－CP)＝＝8.010－6 molL－1s－1。 (3)在降解反應(yīng)中，H2O2產(chǎn)生的自由基起氧化作用，溫度過(guò)高，H2O2因熱穩(wěn)定性差而分解，導(dǎo)致降解反應(yīng)速率下降。 (4)由曲線③可知，pH＝10時(shí)，c(p－CP)基本不變，反應(yīng)趨于停止。 (5)由(4)得到啟示：在pH＝10溶液中，反應(yīng)速率趨于零，可將所取樣加入NaOH溶液中(使pH＝10)；化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度降低而降低，故亦可用迅速大幅降溫法。 答案：(1) 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? T/K pH c/10－3molL－1 H2O2 Fe2＋ ① ② 313 3 6.0 0.30 ③ 探究溶液的pH對(duì)降解反應(yīng)速率的影響 (2)8.010－6 (3)過(guò)氧化氫在溫度過(guò)高時(shí)迅速分解 (4)反應(yīng)速率趨向于零(或該降解反應(yīng)趨于停止) (5)將所取樣品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH約為10(或?qū)⑺悠敷E冷等其他合理答案均可)