2018-2019版高中化學(xué) 專題四 化學(xué)反應(yīng)條件的控制 課題二 催化劑對(duì)過氧化氫分解反應(yīng)速率習(xí)題 蘇教版選修6.doc
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2018-2019版高中化學(xué) 專題四 化學(xué)反應(yīng)條件的控制 課題二 催化劑對(duì)過氧化氫分解反應(yīng)速率習(xí)題 蘇教版選修6.doc
課題二 催化劑對(duì)過氧化氫分解速率的影響
(時(shí)間:45分鐘)
1.下列關(guān)于催化劑的說法,正確的是( )
A.催化劑能使不起反應(yīng)的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)
B.催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后,化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量都不變
C.催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)速率
D.任何化學(xué)反應(yīng)都需要催化劑
答案 B
2.能夠增加反應(yīng)物分子中活化分子百分?jǐn)?shù)的是( )
A.升高溫度 B.減小壓強(qiáng)
C.增大壓強(qiáng) 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?jǐn)?shù);增大壓強(qiáng)和增大濃度均不能增加活化分子百分?jǐn)?shù)。
答案 A
3.使用催化劑能加快反應(yīng)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?jǐn)?shù)
D.增加反應(yīng)活化能
解析 使用催化劑,降低反應(yīng)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?jǐn)?shù),使反應(yīng)速率加快。
答案 C
4.合成氨時(shí)采用500 ℃左右的溫度進(jìn)行,主要是因?yàn)樵谠摐囟葧r(shí)( )
A.合成氨的化學(xué)反應(yīng)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?jǐn)?shù)最大
解析 當(dāng)壓強(qiáng)一定、溫度升高時(shí),雖然能增大合成氨的反應(yīng)速率,但由于合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度會(huì)降低平衡混合物中NH3的含量。因此,從反應(yīng)的理想條件來看,氨的合成反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行有利,但是溫度過低,反應(yīng)速率很小,需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到平衡狀態(tài),這在工業(yè)生產(chǎn)上是很不經(jīng)濟(jì)的。鐵觸媒在500 ℃左右時(shí)的活性最大,這是合成氨反應(yīng)一般選擇在500 ℃左右進(jìn)行的重要原因之一。
答案 C
5.汽車尾氣在光照下分解時(shí),即開始光化學(xué)煙霧的循環(huán),它的形成過程可用下列化學(xué)方程式表示:NO2===NO+O,2NO+O2===2NO2,O2+O===O3。下列有關(guān)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(yīng)方程式為2O3===3O2
D.光化學(xué)煙霧能引起人的外呼吸功能嚴(yán)重障礙
解析 NO2在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)均沒發(fā)生變化,只是加快了O2變成O3的反應(yīng)速率,因此NO2是O2變成O3的催化劑。將三個(gè)方程式相加得到的總反應(yīng)方程式為3O2===2O3。
答案 C
6.硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各組實(shí)驗(yàn)中最先出現(xiàn)渾濁的是( )
實(shí)驗(yàn)
反應(yīng)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(jié)合選項(xiàng)知混合液的體積都為20 mL,但選項(xiàng)D中反應(yīng)溫度最高、反應(yīng)物Na2S2O3的濃度最大,其反應(yīng)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(yīng)制取CO2,實(shí)驗(yàn)過程記錄如圖所示(CO2的體積已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積),下列分析正確的是( )
A.OE段表示的平均反應(yīng)速率最快
B.EF段,用鹽酸表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為0.4 molL-1min-1
C.OE、EF、FG三段中,該反應(yīng)用二氧化碳表示的平均反應(yīng)速率之比為2∶6∶7
D.F點(diǎn)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(yīng)速率分別為0.01 molmin-1、0.02 molmin-1、0.005 molmin-1,反應(yīng)速率之比為2∶4∶1,所以EF段表示的平均反應(yīng)速率最快,該段用鹽酸表示的平均反應(yīng)速率為0.4 molL-1min-1,G點(diǎn)收集到的CO2的量最多。
答案 B
8.某實(shí)驗(yàn)小組以H2O2分解為例,研究濃度、催化劑、溶液的酸堿性對(duì)反應(yīng)速率的影響。在常溫下按照如下方案完成實(shí)驗(yàn)。
編號(hào)
反應(yīng)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(xué)反應(yīng)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(shí)驗(yàn)①和②的目的是___________________________________________
______________________________________________________________。
實(shí)驗(yàn)時(shí)由于沒有觀察到明顯現(xiàn)象而無法得出結(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)是_______
__________________________________________________________。
(4)實(shí)驗(yàn)③、④、⑤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。
分析圖示能夠得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是____________________________________
______________________________________________________________。
解析 加入催化劑可降低反應(yīng)的活化能,反應(yīng)速率增大;因過氧化氫顯示出弱酸性,因此為部分電離;實(shí)驗(yàn)①和②過氧化氫的濃度不同,實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄繚舛葘?duì)反應(yīng)速率的影響,但可能因過氧化氫性質(zhì)穩(wěn)定,反應(yīng)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(jìn)行探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響。分析實(shí)驗(yàn)③、④、⑤表中的反應(yīng)物和催化劑結(jié)合圖像知道,酸堿性環(huán)境影響反應(yīng)速率,對(duì)平衡移動(dòng)沒有影響。
答案 (1)降低了反應(yīng)的活化能 (2)H2O2H++HO
(3)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)物的試管放入同一熱水浴中)
(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(duì)平衡移動(dòng)無影響
9.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反應(yīng)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(qǐng)回答下列問題:
(1)圖中A、C分別表示________、________,E的大小對(duì)該反應(yīng)的反應(yīng)熱有無影響?____________________________________________________。
該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑,加V2O5會(huì)使圖中B點(diǎn)升高還是降低?________,理由是_______________________________________________
____________________________________________________________。
(2)圖中ΔH=________kJmol-1。
(3)V2O5的催化循環(huán)機(jī)理可能為V2O5氧化SO2時(shí),自身被還原為四價(jià)釩化合物;四價(jià)釩化合物再被氧氣氧化。寫出該催化循環(huán)機(jī)理的化學(xué)方程式:______
___________________________________________________________。
(4)如果反應(yīng)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(yīng),因此ΔH=-992 kJmol-1;(4)依據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比來計(jì)算。
答案 (1)反應(yīng)物能量 生成物能量 沒有影響 降低 催化劑改變了反應(yīng)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(yīng):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(xué)反應(yīng)速率。為了分別驗(yàn)證溫度、催化劑的比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律,某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面的表中。
實(shí)驗(yàn)
編號(hào)
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(qǐng)?zhí)钊碇械母骺崭瘢?
(2)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中,NO的物質(zhì)的量濃度(c)隨時(shí)間(t)的變化如圖所示。
請(qǐng)?jiān)诮o出的坐標(biāo)圖中畫出實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ中NO的物質(zhì)的量濃度(c)隨時(shí)間(t)變化的曲線,并標(biāo)明各曲線的實(shí)驗(yàn)編號(hào)。
解析 (1)在其他量相同的情況下,才能判斷變量對(duì)反應(yīng)速率的影響,要驗(yàn)證溫度對(duì)速率的影響,催化劑的比表面積、反應(yīng)物的初始濃度等要相同;同理,要驗(yàn)證催化劑的比表面積對(duì)反應(yīng)速率的影響,溫度、反應(yīng)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(yīng)速率較快,但催化劑不影響平衡的移動(dòng)。Ⅰ、Ⅲ的區(qū)別是溫度變化,溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率加快,達(dá)到平衡的時(shí)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(shí)驗(yàn)
編號(hào)
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)