2018-2019版高中化學 專題四 化學反應條件的控制 課題二 催化劑對過氧化氫分解反應速率習題 蘇教版選修6.doc

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課題二　催化劑對過氧化氫分解速率的影響 (時間：45分鐘) 1．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(zhì)發(fā)生反應 B．催化劑在化學反應前后，化學性質(zhì)和質(zhì)量都不變 C．催化劑不能改變化學反應速率 D．任何化學反應都需要催化劑 答案　B 2．能夠增加反應物分子中活化分子百分數(shù)的是(　　) A．升高溫度 B．減小壓強 C．增大壓強 D．增大濃度 解析　升高溫度可以增加單位體積內(nèi)的活化分子百分數(shù)；增大壓強和增大濃度均不能增加活化分子百分數(shù)。 答案　A 3．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　使用催化劑，降低反應活化能，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)活化分子百分數(shù)，使反應速率加快。 答案　C 4．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(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數(shù)最大 解析　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(chǎn)上是很不經(jīng)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。 答案　C 5．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(chǎn)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　NO2在反應前后質(zhì)量和化學性質(zhì)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。 答案　C 6．硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應的化學方程式為Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各組實驗中最先出現(xiàn)渾濁的是(　　) 實驗 反應溫 度/℃ Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O V/mL c/molL－1 V/mL c/molL－1 V/mL A 25 5 0.1 10 0.1 5 B 25 5 0.2 5 0.2 10 C 35 5 0.1 10 0.1 5 D 35 5 0.2 5 0.2 10 解析　結合選項知混合液的體積都為20 mL，但選項D中反應溫度最高、反應物Na2S2O3的濃度最大，其反應速率最大，故最先看到渾濁(有硫單質(zhì)生成)。 答案　D 7．用純凈的CaCO3與100 mL稀鹽酸反應制取CO2，實驗過程記錄如圖所示(CO2的體積已折算為標準狀況下的體積)，下列分析正確的是(　　) A．OE段表示的平均反應速率最快 B．EF段，用鹽酸表示該反應的平均反應速率為0.4 molL－1min－1 C．OE、EF、FG三段中，該反應用二氧化碳表示的平均反應速率之比為2∶6∶7 D．F點收集到的CO2的量最多 解析　OE段、EF段、FG段中用CO2的物質(zhì)的量表示的平均反應速率分別為0.01 molmin－1、0.02 molmin－1、0.005 molmin－1，反應速率之比為2∶4∶1，所以EF段表示的平均反應速率最快，該段用鹽酸表示的平均反應速率為0.4 molL－1min－1，G點收集到的CO2的量最多。 答案　B 8．某實驗小組以H2O2分解為例，研究濃度、催化劑、溶液的酸堿性對反應速率的影響。在常溫下按照如下方案完成實驗。 編號 反應物 催化劑 ① 10 mL 2% H2O2溶液 無 ② 10 mL 5% H2O2溶液 無 ③ 10 mL 5%H2O2溶液 1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液 ④ 10 mL 5% H2O2溶液 ＋少量HCl溶液 1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液 ⑤ 10 mL 5% H2O2溶液 ＋少量NaOH溶液 1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液 (1)催化劑能加快化學反應速率的原因是_____________________________ ______________________________________________________________。 (2)常溫下5% H2O2溶液的pH約為6，H2O2的電離方程式為_______________ __________________________________________________________。 (3)實驗①和②的目的是___________________________________________ ______________________________________________________________。 實驗時由于沒有觀察到明顯現(xiàn)象而無法得出結論。資料顯示，通常條件下H2O2穩(wěn)定，不易分解。為了達到實驗目的，你對原實驗方案的改進是_______ __________________________________________________________。 (4)實驗③、④、⑤中，測得生成氧氣的體積隨時間變化的關系如圖所示。 分析圖示能夠得出的實驗結論是____________________________________ ______________________________________________________________。 解析　加入催化劑可降低反應的活化能，反應速率增大；因過氧化氫顯示出弱酸性，因此為部分電離；實驗①和②過氧化氫的濃度不同，實驗目的是探究濃度對反應速率的影響，但可能因過氧化氫性質(zhì)穩(wěn)定，反應速率太慢，現(xiàn)象不明顯，可以給不同濃度的過氧化氫提供相同的溫度或催化劑，進行探究濃度對反應速率的影響。分析實驗③、④、⑤表中的反應物和催化劑結合圖像知道，酸堿性環(huán)境影響反應速率，對平衡移動沒有影響。 答案　(1)降低了反應的活化能　(2)H2O2H＋＋HO (3)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?qū)⑹⒂蟹磻锏脑嚬芊湃胪粺崴≈? (4)堿性環(huán)境能增大H2O2分解的速率，酸性環(huán)境能減小H2O2分解的速率，但酸堿性環(huán)境對平衡移動無影響 9．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反應過程的能量變化如圖所示。已知1 mol SO2(g)氧化為1 mol SO3(g)的ΔH＝－99 kJmol－1。 請回答下列問題： (1)圖中A、C分別表示________、________，E的大小對該反應的反應熱有無影響？____________________________________________________。 該反應通常用V2O5作催化劑，加V2O5會使圖中B點升高還是降低？________，理由是_______________________________________________ ____________________________________________________________。 (2)圖中ΔH＝________kJmol－1。 (3)V2O5的催化循環(huán)機理可能為V2O5氧化SO2時，自身被還原為四價釩化合物；四價釩化合物再被氧氣氧化。寫出該催化循環(huán)機理的化學方程式：______ ___________________________________________________________。 (4)如果反應速率v(SO2)為0.05 molL－1min－1，則v(O2)＝________molL－1min－1、v(SO3)＝________molL－1min－1。 (5)已知單質(zhì)硫的燃燒熱為296 kJmol－1，則由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH＝________。 解析　(2)圖中表示的是2 mol SO2的反應，因此ΔH＝－992 kJmol－1；(4)依據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比來計算。 答案　(1)反應物能量　生成物能量　沒有影響　降低　催化劑改變了反應的歷程使活化能E降低 (2)－198　(3)SO2＋V2O5===SO3＋2VO2、4VO2＋O2===2V2O5　(4)0.025　0.05 　(5)－1 185 kJmol－1 10．利用催化劑可使NO和CO發(fā)生反應：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0。已知增大催化劑的比表面積可提高化學反應速率。為了分別驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下面的表中。 實驗 編號 T(℃) NO初始濃度 (molL－1) CO初始濃度 (molL－1) 催化劑的比表 面積(m2g－1) Ⅰ 280 1.210－3 5.810－3 82 Ⅱ 1.210－3 124 Ⅲ 350 82 (1)請?zhí)钊碇械母骺崭瘢? (2)實驗Ⅰ中，NO的物質(zhì)的量濃度(c)隨時間(t)的變化如圖所示。 請在給出的坐標圖中畫出實驗Ⅱ、Ⅲ中NO的物質(zhì)的量濃度(c)隨時間(t)變化的曲線，并標明各曲線的實驗編號。 解析　(1)在其他量相同的情況下，才能判斷變量對反應速率的影響，要驗證溫度對速率的影響，催化劑的比表面積、反應物的初始濃度等要相同；同理，要驗證催化劑的比表面積對反應速率的影響，溫度、反應物的初始濃度要相同。(2)Ⅰ、Ⅱ的區(qū)別是催化劑的比表面積不同，因此Ⅱ的反應速率較快，但催化劑不影響平衡的移動。Ⅰ、Ⅲ的區(qū)別是溫度變化，溫度升高，化學反應速率加快，達到平衡的時間縮短，NO轉(zhuǎn)化率降低，故最終Ⅲ中c(NO)較Ⅰ、Ⅱ中c(NO)大。 答案　(1) 實驗 編號 T(℃) NO初始濃度 (molL－1) CO初始濃度 (molL－1) 催化劑的比表 面積(m2g－1) Ⅰ Ⅱ 280 5.810－3 Ⅲ 1.210－3 5.810－3 (2)