Question

3．氧化劑H₂O₂在反應(yīng)時(shí)不產(chǎn)生污染物，被稱(chēng)為綠色氧化劑，因而受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注．
Ⅰ．某實(shí)驗(yàn)小組以H₂O₂分解為例，探究濃度、催化劑、溶液酸堿性對(duì)反應(yīng)速率的影響．在常溫下按照下表所示的方案完成實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	反應(yīng)物	催化劑
①	10mL 2%H2O2溶液	無(wú)
②	10mL 5%H2O2溶液	無(wú)
③	10mL 5%H2O2溶液	1mL 0.1mol•L-1FeCl3溶液
④	10mL 5%H2O2溶液+少量HCl溶液	1mL 0.1mol•L-1FeCl3溶液
⑤	10mL 5%H2O2溶液+少量NaOH溶液	1mL 0.1mol•L-1FeCl3溶液

（1）實(shí)驗(yàn)①和②的目的是探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響．
同學(xué)們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有觀(guān)察到明顯現(xiàn)象而無(wú)法得出結(jié)論．資料顯示，通常條件下H₂O₂穩(wěn)定，不易分解．為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，你�?duì)原實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)方法是向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中）（填一種即可）．
（2）實(shí)驗(yàn)③④⑤中，測(cè)得生成氧氣的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示．
分析該圖能夠得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是堿性環(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．
Ⅱ．若在恒溫條件下，將N₂與H₂按一定比例混合通入一個(gè)容積為2L固定容積的密閉容
器中，5min后反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n（NH₃）=0.8mol，則反應(yīng)速率v（N₂）=0.04mol/（L•mim），平衡常數(shù)=1.23（mol/L）^-2（保留兩位小數(shù)）．若保持容器的溫度和容積不變，將上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍，則平衡向右（填向左、向右或不移動(dòng)）移動(dòng)．
Ⅲ．（1）為了加深對(duì)影響反應(yīng)速率因素的認(rèn)識(shí)，老師讓甲同學(xué)完成下列實(shí)驗(yàn)：
在Ⅱ中的實(shí)驗(yàn)裝置的錐形瓶?jī)?nèi)盛6.5g鋅粒（顆粒大小基本相同），通過(guò)分液漏斗加入40mL 2.5mol/L的硫酸，10s時(shí)收集產(chǎn)生的H₂體積為50mL（若折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H₂體積為44.8mL），用鋅粒來(lái)表示10s內(nèi)該反應(yīng)的速率為0.013g/s；
（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡理論，聯(lián)系化工生產(chǎn)實(shí)際，你認(rèn)為下列說(shuō)法不正確的是C（填序號(hào)）．
A．化學(xué)反應(yīng)速率理論可以指導(dǎo)怎樣在一定時(shí)間內(nèi)快出產(chǎn)品
B．勒夏特列原理可以指導(dǎo)怎樣使有限原料多出產(chǎn)品
C．催化劑的使用是提高產(chǎn)品產(chǎn)率的有效辦法
D．正確利用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)限度都可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）比較對(duì)照，在相同的條件下實(shí)驗(yàn)①和②H₂O₂溶液的濃度不同，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄繚舛葘?duì)反應(yīng)速率的影響；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個(gè)變量來(lái)比較；
（2）由圖可知，⑤的反應(yīng)速率最大，④的反應(yīng)速率最小，根據(jù)圖象可判斷，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；
Ⅱ．先根據(jù)平衡時(shí)氨氣的物質(zhì)的量計(jì)算參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，再計(jì)算其反應(yīng)速率，根據(jù)起始量和平衡時(shí)的量來(lái)計(jì)算平衡常數(shù)，并利用濃度增大來(lái)分析平衡的移動(dòng)；
Ⅲ．（1）根據(jù)速率單位選擇計(jì)算方法：固體質(zhì)量的變化量和時(shí)間的比值；
（2）A．化學(xué)反應(yīng)速率，表示反應(yīng)快慢物理量；
B．勒夏特列原理可指導(dǎo)怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品；
C．催化劑的使用提高反應(yīng)速率；
D．正確利用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)限度都可以提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益．

解答 解：Ⅰ．（1）實(shí)驗(yàn)①10mL2% H₂O₂溶液，實(shí)驗(yàn)②10mL5% H₂O₂溶液，兩者中雙氧水的濃度不同，所以實(shí)驗(yàn)的目的是探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個(gè)變量來(lái)比較，則向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中），
故答案為：探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響；向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中）；
（2）實(shí)驗(yàn)③、④、⑤中不同的是溶液的酸堿性，由圖可知，⑤的反應(yīng)速率最大，④的反應(yīng)速率最小，結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案可知，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，
故答案為：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；
Ⅱ．5分鐘后反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，n（N₂）=1.2mol，n（H₂）=1.2mol，n （NH₃）=0.8mol，設(shè)參加反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為x，則參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為3x，則
N₂+3H₂?2NH₃，
1  3   2
x 3x  0.8mol
$\frac{1}{x}$=$\frac{2}{0.8}$，x=0.4mol，
反應(yīng)速率V（N₂）=$\frac{0.4mol}{\frac{2L}{5min}}$=0.04mol/（L•mim），平衡時(shí)的濃度分別為c（N₂）=0.6mol/L、c（H₂）=0.6mol/L，c （NH₃）=0.4mol/L，則平衡常數(shù)K=$\frac{（0.4mol/L）^{2}}{0.6mol/L×（0.6mol/L）^{3}}$=1.23（mol/L）^-2，上述平衡體系中的混合氣體的濃度增大1倍，相當(dāng)于縮小體積，則壓強(qiáng)增大，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，即向右移動(dòng)，
故答案為：0.04mol/（L•mim）；1.23（mol/L）^-2；向右；
Ⅲ．（1）Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑
         65g 2mol     22.4L
       0.13g 0.004mol 0.0448L
用鋅粒來(lái)表示10s內(nèi)該反應(yīng)的速率為V=$\frac{0.13g}{10s}$=0.013g/s，
故答案為：0.013；
（2）A．化學(xué)反應(yīng)速率，表示反應(yīng)快慢物理量，故A正確；
B．勒夏特列原理是平衡移動(dòng)原理，可指導(dǎo)怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品，故B正確；
C．催化劑的使用提高反應(yīng)速率，不能改變產(chǎn)量，只能縮短到達(dá)平衡時(shí)間，故C錯(cuò)誤；
D．綜合經(jīng)濟(jì)效益既考慮原料的利用率又要考慮時(shí)間，故D正確；
故答案為：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，較好的考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、圖象分析的綜合能力，題目難度中等，注意信息的利用解答．