氧化劑H2O2在反應時不產生汙染物,被稱為綠*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...
問題詳情:
氧化劑H2O2在反應時不產生汙染物,被稱為綠*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*在進行實驗時並沒有觀察到明顯現象。資料顯示,通常條件下過氧化*穩定,不易分解。為了達到實驗目的,可採取的改進方法是__________(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*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*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__________,實驗中需要測量的資料是______________。
(5)某反應在體積為2L的恆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______.
【回答】
(1). 探究濃度對反應速率的影響 (2). 向反應物中加入等量同種催化劑(或升高相同溫度) (3). 升高溫度,反應速率加快 (4). MnO2對過氧化*分解的催化效果更好 (5). 2H2O2 2H2O +O2↑ (6). 分液漏斗 (7). 產生10mL氣體所需的時間 (8). Y+3X ⇌2Z (9). 0.025mol/(L·min) (10). CE (11). 30%
【解析】
【分析】
(1)實驗①和②的濃度不同;現象不明顯,根據題意,需要加快反應速率;
(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於化學計量數之比,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。
【詳解】(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*在進行實驗時並沒有觀察到明顯現象。資料顯示,通常條件下過氧化*穩定,不易分解。為了便於比較,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*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*分解的催化效果更好,故*為:升高溫度,反應速率加快;MnO2對過氧化*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*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,根據v=,所以實驗中需要測量的資料是時間(或收集一定體積的氣體所需要的時間),故*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於化學計量數之比,則反應為Y+3X ⇌2Z,故*為:Y+3X ⇌2Z;
②2分鐘內,Y的平均反應速率為=0.025mol/(L·min),故*為:0.025mol/(L·min);
③A.根據方程式Y+3X ⇌2Z,任何時候都存在υ(X)=3υ(Y),不能說明正反應和逆反應的關係,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,但反應前後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數,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*為:CE;
④由圖象可知:達平衡時X的物質的量變化為:△n(X)=1.0mol-0.7mol=0.3mol,所以X的轉化率為:×100%=30%,故*為:30%。
知識點:化學反應速率
題型:填空題