2020年高中化学 专题4 课题二 催化剂对过氧化氢分解速率的影响同步课时限时训练 苏教版选修6

2020年高中化学 专题4 课题二 催化剂对过氧化氢分解速率的影响同步课时限时训练 苏教版选修6

课题二　催化剂对过氧化氢分解速率的影响 ‎(时间：45分钟)‎ ‎1．下列关于催化剂的说法，正确的是(　　)‎ ‎ A．催化剂能使不起反应的物质发生反应 ‎ B．催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变 ‎ C．催化剂不能改变化学反应速率 ‎ D．任何化学反应都需要催化剂 ‎ 答案　B ‎2．能够增加反应物分子中活化分子百分数的是(　　)‎ ‎ A．升高温度 B．减小压强 ‎ C．增大压强 D．增大浓度 ‎ 解析　升高温度可以增加单位体积内的活化分子百分数；增大压强和增大浓度均不能增加活化分子百分数。‎ ‎ 答案　A ‎3．亚氯酸盐(如NaClO2)可用作漂白剂，在常温下不见光时可保存一年，但在酸性溶液中因生成亚氯酸而发生分解：5HClO2===4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O。分解时，刚加入硫酸，反应缓慢，随后突然反应释放出大量ClO2，这是因为(　　)‎ ‎ A．酸使亚氯酸的氧化性增强 ‎ B．溶液中的H＋起催化作用 ‎ C．溶液中的Cl－起催化作用 ‎ D．逸出的ClO2使反应生成物的浓度降低 ‎ 解析　由题目信息可知，NaClO2在酸性溶液中生成亚氯酸，生成的亚氯酸在刚加入硫酸时反应缓慢，随后突然反应加快，这说明分解生成的产物中的某种物质起了催化剂的作用，故正确答案为C。‎ ‎ 答案　C ‎4．某反应过程中能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是(　　)‎ - 8 -‎ ‎ A．该反应为放热反应 ‎ B．催化剂改变了化学反应的热效应 ‎ C．催化剂不改变化学反应过程 ‎ D．催化剂改变了化学反应速率 ‎ 解析　A项，反应物总能量低于生成物总能量应为吸热反应，催化剂降低反应所需活化能，改变反应过程，改变化学反应速率，但热效应不变，所以D正确。‎ ‎ 答案　D ‎5．使用催化剂能加快反应速率的主要原因是(　　)‎ ‎ A．活化分子能量明显增加 ‎ B．降低活化分子的能量 ‎ C．增加活化分子百分数 ‎ D．增加反应活化能 ‎ 解析　使用催化剂，降低反应活化能，使部分能量较低的分子转化为活化分子，增加了单位体积内活化分子百分数，使反应速率加快。‎ ‎ 答案　C ‎6．合成氨时采用‎500 ℃‎左右的温度进行，主要是因为在该温度时(　　)‎ ‎ A．合成氨的化学反应速率最大 ‎ B．N2的转化率最高 ‎ C．催化剂的活性最大 ‎ D．NH3在平衡混合气体中的体积分数最大 ‎ 解析　当压强一定、温度升高时，虽然能增大合成氨的反应速率，但由于合成氨反应是放热反应，升高温度会降低平衡混合物中NH3的含量。因此，从反应的理想条件来看，氨的合成反应在较低温度下进行有利，但是温度过低，反应速率很小，需要很长的时间才能达到平衡状态，这在工业生产上是很不经济的。铁触媒在‎500 ℃‎左右时的活性最大，这是合成氨反应一般选择在‎500 ℃‎左右进行的重要原因之一。‎ ‎ 答案　C - 8 -‎ ‎7．已知：X(g)＋Y(g)3Z(g)，X与Y在有催化剂条件下发生反应建立的平衡如下列各图实线所示，在无催化剂条件下发生反应建立的平衡如下列各图虚线所示，则相应的图示正确的是(　　)‎ 解析　催化剂可增大化学反应速率，故A、C错；催化剂不能改变化学平衡，故B对，D错。‎ 答案　B ‎8．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是(　　)‎ 实验 反应温 度/℃‎ Na2S2O3溶液 稀H2SO4‎ H2O V/mL c/mol·L－1‎ V/mL c/mol·L－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　结合选项知混合液的体积都为20 mL，但选项D中反应温度最高、反应物Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊(有硫单质生成)。‎ ‎ 答案　D ‎9．用纯净的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)，下列分析正确的是(　　)‎ - 8 -‎ ‎ A．OE段表示的平均反应速率最快 ‎ B．EF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4 mol·L－1·min－1‎ ‎ C．OE、EF、FG三段中，该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为2∶6∶7‎ ‎ D．F点收集到的CO2的量最多 ‎ 解析　OE段、EF段、FG段中用CO2的物质的量表示的平均反应速率分别为0.01 mol·min－1、0.02 mol·min－1、0.005 mol·min－1，反应速率之比为2∶4∶1，所以EF段表示的平均反应速率最快，该段用盐酸表示的平均反应速率为0.4 mol·L－1·min－1，G点收集到的CO2的量最多。‎ ‎ 答案　B ‎10．酶是蛋白质，因而酶有蛋白质的特性。酶又是生物制造出来的催化剂，能在许多有机反应中发挥作用。下图表示温度T与反应速率v的关系曲线中，有酶参加的是(　　)‎ 解析　要从两个方面把握酶的催化作用：一是在室温下酶就能对某些有机反应充分发挥催化作用；二是酶作为蛋白质在稍高温度下会发生变性而失去催化作用。D图表示在适宜的温度下反应速率随温度升高而增大，温度过高时反应速率迅速减慢，符合酶的性质。‎ 答案　D ‎11．据新华网报道，加拿大卡尔加里大学的两位研究者柯蒂斯和西蒙发明了一种新型“电催化剂”，能够非常高效且廉价地将电能转化成化学能。该新型“电催化剂”是一种多孔金属氧化物固体，用于在电解器中催化水分解为氢气与氧气的一种特殊催化剂。下列说法中不正确的是(　　)‎ ‎ A．使用电催化剂，加快了水的分解速率 ‎ B．金属氧化物固体的量越多，水分解速率越快 ‎ C．反应一段时间，过滤、洗涤、干燥后发现金属氧化物固体的质量没有发生变化 - 8 -‎ ‎ D．金属氧化物固体的多孔结构利于提高催化剂的效率 ‎ 解析　催化剂的用量对化学反应速率有影响，在一定用量范围内，随着用量增加，反应时间缩短，反应速率加快；但催化剂的用量增加到一定值后，反应时间和反应速率不再改变，故B项错误。‎ ‎ 答案　B ‎12．由下列生产或实验事实得出的相应结论不正确的是(　　)‎ 事实 结论 A 其他条件相同，Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反应，升高溶液的温度，析出硫沉淀所需时间缩短 当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快 B 工业制硫酸中，在SO3的吸收阶段，吸收塔里要装填瓷环 增大气液接触面积，使SO3的吸收速率增大 C 在容积可变的密闭容器中发生反应：2NH3(g)N2H4(l)＋H2(g)，把容积的体积缩小一半 正反应速率加快，逆反应速率减慢 D 向A、B两支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，在B试管中加入2～3滴FeCl3溶液，B试管中产生气泡快 当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率 ‎ 解析　C项中压缩容器体积，反应物、生成物的浓度均增加，正、逆反应速率均加快。‎ ‎ 答案　C ‎13．某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液的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。‎ 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 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 ‎1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液 - 8 -‎ ‎＋少量NaOH溶液 ‎(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是____________________________‎ ‎_____________________________________________________________。‎ ‎(2)常温下5% H2O2溶液的pH约为6，H2O2的电离方程式为____________‎ ‎____________________________________________________________。‎ ‎(3)实验①和②的目的是___________________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ 实验时由于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是_____________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________。‎ ‎(4)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所示。‎ 分析图示能够得出的实验结论是_________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ 解析　加入催化剂可降低反应的活化能，反应速率增大；因过氧化氢显示出弱酸性，因此为部分电离；实验①和②过氧化氢的浓度不同，实验目的是探究浓度对反应速率的影响，但可能因过氧化氢性质稳定，反应速率太慢，现象不明显，可以给不同浓度的过氧化氢提供相同的温度或催化剂，进行探究浓度对反应速率的影响。分析实验③、④、⑤表中的反应物和催化剂结合图像知道，酸碱性环境影响反应速率，对平衡移动没有影响。‎ 答案　(1)降低了反应的活化能　(2)H2O2H＋＋HO ‎(3)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)‎ ‎(4)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，但酸碱性环境对平衡移动无影响 ‎14．臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等。‎ ‎(1)O3与KI溶液反应生成的两种单质是________和________(填化学式)。‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎(2)O3在水中易分解，一定条件下，O3的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。已知：O3‎ - 8 -‎ 的起始浓度为0.021 6 mol·L－1。‎ pH ‎ t/min T/℃　　‎ ‎3.0‎ ‎4.0‎ ‎6.0‎ ‎6.0‎ ‎20‎ ‎301‎ ‎231‎ ‎169‎ ‎58‎ ‎30‎ ‎158‎ ‎108‎ ‎48‎ ‎15‎ ‎50‎ ‎31‎ ‎26‎ ‎15‎ ‎7‎ ‎①pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是________。‎ ‎②在‎30 ℃‎、pH＝4.0条件下，O3的分解速率为________ mol·L－1·min－1。‎ ‎③据表中的递变规律，推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________(填字母代号)。‎ A．‎40 ℃‎、pH＝3.0 B．‎10 ℃‎、pH＝4.0‎ C．‎30 ℃‎、pH＝7.0‎ 解析　(1)臭氧是一种强氧化剂，能氧化I－生成单质碘，化学方程式为O3＋2KI＋H2O===I2＋2KOH＋O2；‎ ‎(2)①pH增大，说明碱性增强，因此起催化剂作用的是OH－；‎ ‎②由表中数据可知，在‎30 ℃‎、pH＝4.0条件下，O3的浓度减少一半所需的时间是108 min，所以其反应速率是＝1.00×10－4 mol·L－1·min－1；‎ ‎③由表中数据知温度越高，pH越大，反应速率越快，所以分解速率依次增大的顺序为B、A、C。‎ 答案　(1)O2　I2　(2)①OH－　②1.00×10－4　③B、A、C ‎15．利用催化剂可使NO和CO发生反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0。已知增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面的表中。‎ 实验 编号 T(℃)‎ NO初始浓度 ‎(mol·L－1)‎ CO初始浓度 ‎(mol·L－1)‎ 催化剂的比表 面积(m2·g－1)‎ Ⅰ ‎280‎ ‎1.2×10－3‎ ‎5.8×10－3‎ ‎82‎ Ⅱ ‎1.2×10－3‎ ‎124‎ Ⅲ ‎350‎ ‎82‎ ‎(1)请填全表中的各空格；‎ ‎(2)实验Ⅰ中，NO的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化如图所示。‎ - 8 -‎ 请在给出的坐标图中画出实验Ⅱ、Ⅲ中NO的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线，并标明各曲线的实验编号。‎ 解析　(1)在其他量相同的情况下，才能判断变量对反应速率的影响，要验证温度对速率的影响，催化剂的比表面积、反应物的初始浓度等要相同；同理，要验证催化剂的比表面积对反应速率的影响，温度、反应物的初始浓度要相同。(2)Ⅰ、Ⅱ的区别是催化剂的比表面积不同，因此Ⅱ的反应速率较快，但催化剂不影响平衡的移动。Ⅰ、Ⅲ的区别是温度变化，温度升高，化学反应速率加快，达到平衡的时间缩短，NO转化率降低，故最终Ⅲ中c(NO)较Ⅰ、Ⅱ中c(NO)大。‎ 答案　(1)‎ 实验 编号 T(℃)‎ NO初始浓度 ‎(mol·L－1)‎ CO初始浓度 ‎(mol·L－1)‎ 催化剂的比表 面积(m2·g－1)‎ Ⅰ Ⅱ ‎280‎ ‎5.8×10－3‎ Ⅲ ‎1.2×10－3‎ ‎5.8×10－3‎ ‎(2)‎ - 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