Question

8．氧化剂H₂O₂在反应时不产生污染物，被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注．
Ⅰ．某实验小组以H₂O₂分解为例，探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响．在常温下按照下表所示的方案完成实验．

实验编号	反应物	催化剂
①	10mL 2%H2O2溶液	无
②	10mL 5%H2O2溶液	无
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）实验①和②的目的是探究浓度对反应速率的影响．
同学们进行实验时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方法是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）（填一种即可）．
（2）实验③④⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图甲所示．
分析该图能够得出的实验结论是碱性环境能增大H₂O₂分解的速率，酸性环境能减小H₂O₂分解的速率．

Ⅱ．资料显示，某些金属离子对H₂O₂的分解起催化作用．为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，该实验小组的同学设计了如图乙所示的实验装置进行实验．
（1）某同学通过测定O₂的体积来比较H₂O₂的分解速率快慢，实验时可以通过测量单位时间生成O₂的体积或生成单位体积O₂所需要的时间来比较；
（2）0.1g MnO₂粉末加入50mL H₂O₂溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图丙所示．解释反应速率变化的原因：随着反应的进行，浓度减小，反应速率减慢，计算H₂O₂的初始物质的量浓度为0.11mol/L．（保留两位有效数字，在标准状况下测定）
（3）根据化学反应速率与化学平衡理论，联系化工生产实际，你认为下列说法不正确的是C（填序号）．
A．化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品
B．勒夏特列原理可以指导怎样使有限原料多出产品
C．催化剂的使用是提高产品产率的有效办法
D．正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）实验①和②的浓度不同；为了便于比较，应在相同的条件下利用一个变量来比较；
（2）由图可知，⑤的反应速率最大，④的反应速率最小，以此来解答；
Ⅱ．（1）实验时可以通过测量单位时间生成O₂的体积或生成单位体积O₂所需要的时间来比较；
（2）随着反应的进行，溶液的浓度逐渐降低，反应速率逐渐减小；根据图象可以看出H₂O₂完全反应放出60 mL O₂，根据2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑进行计算；
（3）A．化学反应速率，表示反应快慢物理量；
B．勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品；
C．催化剂的使用提高反应速率；
D．正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益．

解答 解：Ⅰ．（1）实验①和②的浓度不同，则该实验的目的为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）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）通过测定O₂的体积来比较H₂O₂的分解速率快慢，实验时可以通过测量单位时间生成O₂的体积或生成单位体积O₂所需要的时间来比较，
故答案为：单位时间生成O₂的体积；生成单位体积O₂所需要的时间；
（2）浓度越大，反应速率越大，反之越小，随着反应进行，反应物的浓度逐渐减小，则速率逐渐减小；根据图象可以看出H₂O₂完全反应放出60 mL O₂，H₂O₂的分解反应为2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，则
n（H₂O₂）=$\frac{0.06L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$×2≈0.00536 mol，
c（H₂O₂）=$\frac{0.00536mol}{0.05L}$≈0.11 mol/L，
故答案为：随着反应的进行，浓度减小，反应速率减慢；0.11 mol/L；
（3）A．化学反应速率，表示反应快慢物理量，故A正确；
B．勒夏特列原理是平衡移动原理，可指导怎样使用有限原料多出产品，故B正确；
C．催化剂的使用提高反应速率，不能改变产量，只能缩短到达平衡时间，故C错误；
D．综合经济效益既考虑原料的利用率又要考虑时间，故D正确；
故答案为：C．

点评 本题考查影响化学反应速率的因素，较好的考查学生实验设计、数据处理、图象分析的综合能力，题目难度中等，注意信息的利用即可解答．