Question

【题目】研究化学反应速率和化学反应限度具有重要意义。回答下列问题：

(Ⅰ)某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。

实验编号	反应物	催化剂
①	10mL2% H2O2溶液	无
②	10mL5% H2O2溶液	无
③	10mL5% H2O2溶液	1mL0.1molL-1FeCl3溶液
④	10mL5% H2O2溶液+少量HCl溶液	1mL0.1molL-1FeCl3溶液
⑤	10mL5% H2O2溶液+少量NaOH溶液	1mL0.1molL-1FeCl3溶液

（1）实验①和②的目的是____________________________。实验时由于较长时间没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进措施是_________________________________________。

（2）实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图。分析图能够得出的实验结论是__________________________________。

(Ⅱ)丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈CH3CN等。

（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：

①CH2=CHCH３(g)+NH3(g)+ 3/2 O2(g)→ CH2=CHCN(g)+3H2O(g) △H=－515 kJ/mol

②CH2=CHCH３(g)+ O2(g)→C3H4O(g)+H2O(g) △H=－353 kJ/mol

有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_______________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是__________。

（2）丙烯腈和丙烯醛的产率与n(NH3)/n (丙烯)的关系如图所示。由图可知，最佳n(NH3)/n (丙烯)约为________，理由是________________。氨、丙烯、空气的进料理论体积比约为__________。

Answer 1

【答案】 探究浓度对化学反应速率的影响 向反应物中加入等量的催化剂或将盛反应物的试管放入同一热水浴中 碱性环境能增大反应速率，酸性环境降低反应速率 降低温度，降低压强 选择性催化剂 1.0 该比例下丙烯腈的产率高，副产物丙烯醛产率低 1：1：7.5

【解析】(Ⅰ)(1)实验①和②的浓度不同，则该实验是探究浓度对化学反应速率的影响；为了便于比较，应在相同的条件下利用一个变量来比较，则向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中)，故答案为：探究浓度对反应速率的影响；向反应物中加入等量同种催化剂或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中；

(2)实验③、④、⑤中不同的是溶液的酸碱性，由图可知，⑤的反应速率最大，④的反应速率最小，结合实验方案可知，碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率，故答案为：碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率；

(Ⅱ)(1)CH2=CHCH３(g)+NH3(g)+ 3/2 O2(g)→ CH2=CHCN(g)+3H2O(g)△H=－515kJ/mol，该反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是选择性催化剂；故答案为：降低温度，降低压强；选择性催化剂；

(2)根据图象可知，当n(NH3)/n (丙烯)约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6(g)+NH3(g)+ O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)，氨气、丙烯、氧气按1：1：1.5的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为：1：1：7.5，故答案为：1；该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；1：1：7.5。