Question

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	10 mL 2%H2O2溶液	无
②	10 mL 5%H2O2溶液	无
③	10 mL 5%H2O2溶液	1 mL 0.1 mol·L^－^1FeCl3溶液
④	10 mL 5%H2O2溶液＋少量HCl溶液	1 mL 0.1 mol·L^－^1FeCl3溶液
⑤	10 mL 5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液	1 mL 0.1 mol·L^－^1FeCl3溶液

(1)实验①和②的目的是________。

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________(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所示。

分析该图能够得出的实验结论是________。

Ⅱ.资料显示，某些金属离子对H₂O₂的分解起催化作用。为比较Fe^3＋和Cu^2＋对H₂O₂分解的催化效果，该实验小组的同学设计了如图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________或________来比较；

(2)0.1 g MnO₂粉末加入50 mL 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所示。解释反应速率变化的原因：________，计算H₂O₂的初始物质的量浓度为________。(保留两位有效数字，在标准状况下测定)

Ⅲ.(1)为了加深对影响反应速率因素的认识，老师让甲同学完成下列实验：

在Ⅱ中的实验装置的锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol/L的硫酸，10 s时收集产生的H₂体积为50 mL(若折合成标准状况下的H₂体积为44.8mL)，用锌粒来表示10s内该反应的速率为______g/s；

(2)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________(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

Ⅰ.(1)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入同一热水浴中) (2)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)单位时间生成O2的体积；生成单位体积O2所需要的时间 (2)随着反应的进行，浓度减小，反应速率减慢；0.11 mol/L

Ⅲ.(1)0.013 (2)C

【解析】Ⅰ.(1)实验①和②的不同点是反应物的浓度不同，故这两个实验是探究浓度对反应速率的影响；为了加快双氧水分解，可以向反应物中加入等量同种催化剂，也可以将盛有反应物的试管放入同一热水浴中来提高反应速率。(2)实验④是酸性环境、实验⑤是碱性环境。图像中实验⑤的反应速率最快，说明碱性环境能增大H2O2分解的速率；实验④的反应速率最慢，说明酸性环境能减小H2O2分解的速率。

Ⅱ.(1)可以通过测量单位时间产生O2的体积或生成单位体积O2所需要的时间来衡量H2O2的分解速率；

(2)随着反应的进行，H2O2的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减慢，到4分钟时H2O2完全分解，标准状况下共产生O260 mL，n(O2)≈2.68×10－3 mol，n(H2O2)＝2.68×10－3 mol×2＝5.36×10－3 mol，c(H2O2)＝5.36×10－3mol/0.05 L≈0.11 mol/L。

Ⅲ.标准状况下H2的体积为44.8 mL，故n(H2)＝0.002 mol，故n(Zn)＝0.002 mol，m(Zn)＝0.002 mol×65 g/mol＝0.13 g，反应共用了10 s，故用锌粒来表示10 s内该反应的速率为0.013 g/s。