Question

I某课外兴趣小组对H₂O₂的分解速率做了如下实验探究。

（1）下表是该小组研究影响过氧化氢(H₂O₂)分解速率的因素时采集的一组数据：

用10mL H₂O₂制取150mL O₂所需的时间(秒)

无催化剂、不加热	几乎不反应	几乎不反应	几乎不反应	几乎不反应
无催化剂、加热	360	480	540	720
催化剂、加热	10	25	60	120

①该研究小组在设计方案时，考虑了温度、________、催化剂等因素对过氧化氢分解速率的影响。

②从上述影响过氧化氢分解速率的因素中任选一个，说明该因素对分解速率有何影响： _____________。

（2）将质量相同但颗粒大小不同的MnO₂分别加入到5mL5%的双氧水中，并用带火星的木条测试。测定结果如下：

催化剂(MnO2)	操作情况	观察结果	反应完成所需的时间
粉末状	混合不振荡	剧烈反应，带火星的布条复燃	3.5分钟
块状	反应较慢，火星红亮但木条未复燃	30分钟

实验结果说明催化剂作用的大小与_________________________有关。

Ⅱ在体积为2L的密闭容器中充入1molH₂ (g)和1molI₂ (g)，在一定温度下发生下列反应：，回答下列问题：

（1）保持容器体积不变，向其中充入1molHI(g)，反应速率_________（填“加快”“减慢”或“不变”）。

（2）保持容器内气体压强不变，向其中充入1mol氦气，反应速率_________________。（填“加快”“减慢”或“不变”）。

（3）反应进行到2min，测得容器内HI的浓度为0.2mol/L，用H₂表示前2min该反应的平均化学反应速率为________________________，此时I₂的转化率为____________。

Answer

浓度 其它条件相同时,使用催化剂比不用催化剂, H2O2分解速率更快 (或其它条件相同时,反应物H2O2的浓度越大, H2O2分解速率更快。或其它条件相同时,反应物H2O2的温度越高, H2O2分解速率更快。) 催化剂表面积 加快 减慢 0.05mol/(L·min) 20%

【解析】

I(1)①根据表中给出的数据，无催化剂不加热的情况下，不同浓度的过氧化氢溶液都是几乎不反应，在无催化剂加热的情况下，不同浓度的过氧化氢溶液都分解，说明过氧化氢的分解速率与温度有关；但是得到相同气体的时间不同，浓度越大，反应的速度越快，说明过氧化氢的分解速率与浓度有关；比较同一浓度的过氧化氢溶液如30%时，在无催化剂加热的时候，需要时间是360s，有催化剂加热的条件下，需要时间是10s，说明过氧化氢的分解速率与催化剂有关，故答案为：浓度；

②其它条件相同时，使用催化剂比不用催化剂， H2O2分解速率更快 (或其它条件相同时，反应物H2O2的浓度越大， H2O2分解速率更快。或其它条件相同时，反应物H2O2的温度越高， H2O2分解速率更快。)；

(2)因在其他条件相同时，粉末状二氧化锰比块状二氧化锰反应所需时间短，说明催化剂表面积对反应速率有影响，故答案为：催化剂表面积；

Ⅱ. (1)保持容器体积不变，向其中充入1molHI(g)，生成物浓度变大，逆反应速率增大，平衡左移，左移之后反应物浓度增大，正反应速率增大，之后重新达到平衡，故答案为：加快；

(2)保持容器内气体压强不变，向其中充入1mol氦气，容器的体积增大，反应物和生成物的浓度都减小，所以反应速率减慢，故答案为：减慢；

(3)反应进行到2min，测得容器内HI的浓度为0.2mol/L，则v(HI)==0.1mol/(L·min)，同一反应中用不同物质表示反应速率时反应速率之比等于计量数之比，所以v(H2)= v(HI)=0.05mol/(L·min)；容器体积为2L，碘的初始浓度为0.5mol/L，平衡时HI的浓度为0.2mol/L，根据方程式可知，消耗的c(I2)=0.1mol/L，所以I2的转化率为=20%，故答案为：0.05mol/(L·min)；20%。