（浙江專用）2022年高中化學 專題4 化學反應條件的控制 課題2 催化劑對過氧化氫分解反應速率的影響教學案 蘇教版選修6

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1、（浙江專用）2022年高中化學 專題4 化學反應條件的控制 課題2 催化劑對過氧化氫分解反應速率的影響教學案 蘇教版選修6 [浙江選考·加試要求] ————————————————————————————————————— 1．不同的催化劑對同一反應的催化效果。 2．變量控制在實驗研究中的應用。 1．通過比較不同的催化劑對過氧化氫分解速率的影響的差異，從中認識到催化劑的種類、用量等的選擇對實驗效果的影響。 2．認識實驗方法的選擇及反應條件的控制在實驗研究中的重要作用，加深對化學反應條件控制的重要性的認識。 3．嘗試用比較法來尋找實驗的最佳方案，通過實驗提高處理實驗數(shù)據(jù)和分析實驗結

2、果的能力。 ———————實驗要素先知道 1．催化劑和催化作用 (1)能改變化學反應速率而本身的化學組成和質量在反應前后保持不變，這種物質叫做催化劑。催化劑在反應中所起的作用叫催化作用。 (2)在化工生產中，常常加入催化劑以促進化學反應的進行。例如，硫酸工業(yè)中，由二氧化硫制三氧化硫的反應常用五氧化二釩作催化劑；氮氣與氫氣合成氨的反應，使用的是以鐵為主體的多成分催化劑；生物體內的化學反應也與催化劑有著密切的關系，生物體內的各種酶具有催化活性，是生物催化劑。 (3)催化劑只能加快反應的速率，不能使原來不能發(fā)生的反應得以進行。在可逆反應中，催化劑只能縮短反應達到平衡的時

3、間，而不能使化學平衡發(fā)生移動。 (4)催化劑一般有選擇性，不同的化學反應要選用不同的催化劑。同樣的反應物選用不同的催化劑，可以發(fā)生不同的反應，從而得到不同的產物。 2．催化劑與反應活化能 (1)催化劑雖然在反應前后的質量和化學性質沒有發(fā)生變化，但有些催化劑卻參與了化學變化過程，在參與反應的過程中其化學性質和質量均發(fā)生改變，即反應過程中必定既包括有催化劑參與的反應，又包括使催化劑再生成的反應。 (2)分子或離子間的碰撞是發(fā)生化學反應的先決條件，但不是每次碰撞都會引發(fā)反應。能夠引起反應的分子(或離子)間的相互碰撞叫做有效碰撞，能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子?；罨肿泳哂休^高的能量，因此

4、活化分子所占分數(shù)的大小決定了反應速率的快慢?；罨肿拥钠骄芰颗c所有分子的平均能量的差稱為活化能。 (3)催化劑有一定的活化溫度，在這個溫度范圍內使用，催化劑的活性最高。 (4)使用催化劑能增大化學反應速率的機理主要是形成中間產物，或在催化劑表面的活性中心發(fā)生反應，從而改變反應的途徑，使反應的活化能降低。 3．過氧化氫分解的影響因素 過氧化氫(H2O2)，俗稱雙氧水，不穩(wěn)定，易分解。溶液的酸堿性對H2O2的穩(wěn)定性有較大的影響，如在堿性溶液中，H2O2分解較快。另外，H2O2見光、遇熱、遇到大多數(shù)金屬氧化物分解也會加速。在催化劑存在下，H2O2迅速分解，反應方程式為2H2O2===2H2

5、O_＋O2↑。通常選用MnO2作催化劑，MnO2的用量以及顆粒直徑大小均會影響H2O2分解的速率。除MnO2外，還可用CuO、Fe2O3等作H2O2分解的催化劑。 ———————實驗過程詳剖析 [器材與原理] 相關器材 托盤天平、藥匙、錐形瓶、雙孔橡膠塞、導管、橡膠管、螺旋夾、水槽、量筒、計時器、分液漏斗。 相關原理 (1)確定判斷依據(jù)——單位時間內氧氣產生的量 (2)設計反應實驗裝置——測定單位時間產生氧氣的體積(量氣裝置) (如果實驗條件允許有電子天平的話，可以測定單位時間產生氧氣的質量，可能會更簡單) [實驗與拓展] 實驗流程 1．取四支試管，分別加

6、入5 mL 10%的過氧化氫溶液。 2．分別進行如下實驗 (1)向第一支試管中伸入帶火星的檀香，觀察現(xiàn)象。 (2)給第二支試管加熱后伸入帶火星的檀香，觀察現(xiàn)象。 (3)向第三支試管中滴加幾滴飽和硫酸銅溶液，振蕩一會兒后， 伸入帶火星的檀香，觀察現(xiàn)象。 (4)向第四支試管中將二氧化錳從飲料管中倒入，伸入帶火星的檀香，觀察現(xiàn)象。 實驗編號 現(xiàn)象 原因與結論 1 幾乎沒有氣泡產生，檀香不復燃 常溫幾乎不分解 2 有氣泡產生，檀香不復燃 加熱后分解速率加快，但氧氣量不大 3 有氣泡產生，檀香不復燃 硫酸銅溶液能加快反應速率，但氧氣量不大 4 有大量氣泡產生，檀香復

7、燃 二氧化錳能加快反應速率且氧氣量大 實驗改進 (1)帶火星的木條易熄滅，用檀香代替木條有利于課堂演示實驗的持續(xù)操作，減少實驗操作所需時間。 (2)過氧化氫溶液常溫分解無法看到明顯現(xiàn)象，不足以說明它能分解，時間也不易掌握；給過氧化氫溶液加熱實驗的補充既說明過氧化氫能分解，又說明條件的改變對反應速率的影響。 (3)直接用藥匙把二氧化錳加入試管，試管內壁易粘上二氧化錳粉末，影響實驗現(xiàn)象的觀察并浪費藥品；采用先用藥匙把二氧化錳放在軟飲料吸管的一頭，另一頭插入試管中再豎直軟飲料吸管把二氧化錳加入試管的操作方法。這一改進有利于實驗現(xiàn)象的觀察并得到較好的實驗效果。 (4)用10%的過氧化氫

8、溶液代替5%的過氧化氫溶液使實驗現(xiàn)象更明顯。 (5)實驗2與實驗3、4的對比能說明化學反應速率與是否加入催化劑有關，從而引出催化劑的概念。 (6)實驗3與實驗4的對比既對教材中所說的“硫酸銅溶液在過氧化氫的分解中也可作催化劑”具有說服力，又能使學生了解化學反應速率的快慢與催化劑的種類有關(即催化劑的種類不同催化效果不同)。 [注意事項] (1)為了便于比較，實驗時應在同一地點、使用同一裝置完成。 (2)實驗裝置中，分液漏斗可改用安全漏斗，以防在滴加雙氧水時，由于反應較快，導致瓶內壓強迅速增大而致使液體不能順利滴下。 (3)由于實驗中使用H2O2僅為5 mL，催化劑也均稱取0.1 g

9、，故錐形瓶最好用容積較小的，如100 mL錐形瓶，以免引起誤差過大，也便于催化劑和H2O2充分接觸。 對點集訓 1．德國科學家格哈德·埃特爾對有關一氧化碳在金屬鉑表面的氧化過程的研究催生了汽車尾氣凈化裝置。凈化裝置中的催化轉化器可將CO、NO、NO2等轉化為無害的物質。下列有關說法不正確的是(　　) A．催化轉化器中的鉑催化劑可加快CO的氧化 B．鉑表面做成蜂窩狀更有利于提高催化效果 C．在鉑催化下，NO、NO2可被CO還原成N2 D．使用鉑催化劑，可以提高碳氫化合物被氧化的轉化率 解析：選D　在鉑催化劑的作用下，NO、NO2將CO氧化為CO2，A 項正確；將鉑表面做成蜂窩狀，

10、增大了反應物的接觸面積，有利于提高催化效果，B項正確；NO、NO2變成N2，氮元素的化合價降低，被還原，C項正確；催化劑只能改變化學反應速率而不能改變化學反應限度(即不能使化學平衡發(fā)生移動)，D項錯誤。 2．下列關于催化劑的說法，正確的是(　　) A．催化劑能使不起反應的物質發(fā)生反應 B．催化劑能改變化學反應速率 C．任何化學反應，都需要催化劑 D．電解水時，往水中加少量NaOH，可使電解速率明顯加快，所以NaOH是這個反應的催化劑 解析：選B　在電解水時，加少量NaOH，可增大水中離子濃度，增強水的導電性，NaOH并沒有改變反應機理，故不是催化劑。另外，有些反應是不需要催化劑的，

11、如中和反應等。 3．對于反應2H2O2===2H2O＋O2↑，下列措施不能增大其分解速率的是(　　) A．向反應體系中加水 B．升高H2O2溶液的溫度 C．向H2O2溶液中加入少量MnO2 D．向H2O2溶液中加入一定濃度FeCl3溶液 解析：選A　升高溫度增大分解速率，MnO2、Fe3＋對H2O2分解起催化作用，加入MnO2、FeCl3可加大分解速率，加水稀釋H2O2濃度減小，分解速率減小。 4．比較MnO2和CuO對H2O2分解反應的催化能力大小的實驗中，若催化劑的質量均控制在0.1 g,6%的H2O2溶液均取5 mL，可選擇的實驗裝置是(　　) 解析：選D　A、B中長

12、頸漏斗插入過短，容易造成氣體逸出；C中的量筒體積太小。 5．臭氧是一種強氧化劑，常用于消毒、滅菌等。 (1)O3與KI溶液反應生成的兩種單質是____________和____________(填分子式)。 (2)O3在水中易分解，一定條件下，O3的濃度減少一半所需的時間(t)如下表所示。已知：O3的起始濃度為0.021 6 mol·L－1。 3.0 4.0 5.0 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，表明對O3分解起催化作用的是____

13、____。 ②在30 ℃、pH＝4.0條件下，O3的分解速率為________mol·L－1·min－1。 ③據(jù)表中的遞變規(guī)律，推測O3在下列條件下分解速率依次增大的順序為________(填字母代號)。 a．40 ℃、pH＝3.0 b．10 ℃、pH＝4.0 c．30 ℃、pH＝7.0 解析：(1)O3氧化KI，I－轉化為I2，O3生成O2。(2)①由題意知，pH增大，分解速率增大，OH－起催化作用。②根據(jù)v＝求解。③由表推斷知，pH為7.0時，對O3的分解速率影響最大，當pH為3.0、4.0時 ，溫度影響較大，綜上可知，分解速率最快的為c，其次為a，最慢的是b。 答案：(1)

14、I2　O2 (2)①OH－?、?.00×10－4?、踒、a、c 拓展實驗 過氧化氫酶催化作用的探究 1．實驗操作 (1)觀察過氧化氫酶的催化作用 ①取試管2支，向1支試管中加入3% H2O2溶液5 mL，另一支加入蒸餾水5 mL作對照。 ②將動物肝切成每邊長約0.5 cm的方塊，用鑷子夾取，放進兩支試管中，觀察現(xiàn)象。試管1內有大量氣體產生，由于產生的氣體是氧氣，故可將點燃的檀香插入管內，通過檀香復燃來證明。 (2)觀察不同pH所引起的酶的活性差異 ①取試管3支，各加入H2O2溶液5 mL。 ②向試管1中加入6 mol·L－1鹽酸數(shù)滴，使溶液呈酸性；向試管2中加入6 mol

15、·L－1 NaOH溶液數(shù)滴，使溶液呈堿性。 ③向試管1、2、3中各放入一塊切成0.5 cm3左右的動物肝，觀察現(xiàn)象。這時可以看到： 在試管3(中性溶液)內有大量氣體產生，但在試管1(酸性溶液)和2(堿性溶液)內沒有氣體或很少有氣體產生。由此可知，酶的活性隨溶液pH的不同而具有很大差異，過氧化氫酶作用的最佳pH為7。 (3)觀察加熱條件下酶活性的消失 ①將0.5 cm3左右的動物肝切片和水一起放入試管中，加熱煮沸數(shù)分鐘。 ②取試管2支(1和2)，向1中放入經①加熱的動物肝，2中放入未經加熱處理的動物肝，分別加入過氧化氫溶液，觀察現(xiàn)象?？梢钥吹皆嚬?內加入H2O2溶液(3%)后，沒有氣體

16、產生。由此可知，加熱可以使酶的活性消失。 2．相關問題 某實驗小組在進行雙氧水分解的實驗時發(fā)現(xiàn)：大家取不同濃度的雙氧水及不同質量的二氧化錳進行的實驗，產生氣體的速率都不相同，那么過氧化氫分解的最佳催化條件是什么呢？他們決定進行探究。 (1)用下列簡圖，畫出實驗裝置(含試劑)示意圖。 (2)小組經過實驗，取得如下數(shù)據(jù)： 0.1 g 0.3 g 0.5 g 1.5% 223 s 67 s 56 s 3.0% 308 s 109 s 98 s 4.5% 395 s 149 s 116 s (說明：表中X是二氧化錳的質量；Y是指反應停止時的時間；Z是

17、雙氧水的質量分數(shù))分析表中數(shù)據(jù)回答下列問題： ①相同濃度的雙氧水的分解速率隨著二氧化錳用量的增加而________。 ②從實驗效果和“綠色化學”的角度考慮，雙氧水的濃度相同時，加入________ g的二氧化錳為較佳選擇，理由是 __________________________________________________________________。 ③該小組的小茂同學分析上述數(shù)據(jù)后得出“當用相同質量的二氧化錳時，雙氧水的濃度越小，所需要的時間就越小，亦即其反應速率越快”的結論，你認為是否正確？________，理由是____________________________

18、________________________________________。 解析：定量實驗的數(shù)據(jù)分析是解題關鍵，而數(shù)據(jù)分析時要固定一個量，然后分析該固定量下其他量的變化。如該題中固定雙氧水的濃度為1.5%時，變化的是二氧化錳的質量，從給出的三組數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)相同雙氧水濃度下過氧化氫的分解速率與二氧化錳質量之間的關系。 答案：(1) (2)①加快 ②0.3　因為用0.1 g的催化劑反應速率明顯小于用0.3 g和0.5 g的；用0.5 g的催化劑和用0.3 g的催化劑反應速率相差不多，但用0.3 g的催化劑卻節(jié)約藥品，所以使用0.3 g的二氧化錳為較佳選擇 ③不正確　因為從表中

19、數(shù)據(jù)可知，相同體積3%的雙氧水中的溶質含量是1.5%的兩倍，但反應的時間卻比其反應時間的2倍小得多，由反應速率計算公式(v＝Δc/Δt)可得出，此實驗條件下雙氧水的濃度越大，分解速率越快 ———————課后檢測與提能 1．關于催化劑的敘述，正確的是(　　) A．催化劑在化學反應前后性質不變 B．催化劑在反應前后質量不變，故催化劑不參加化學反應 C．使用催化劑可以改變反應達到平衡的時間 D．催化劑可以提高反應物的轉化率 解析：選C　催化劑是能改變化學反應速率而本身的質量和化學性質在反應前后均不變的物質，但其物理性質，如固體顆粒大小可能改變，A項錯誤，C項正確；催化劑參與化學

20、反應，并且能同時、同程度地改變正反應速率和逆反應速率，故催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動，不能改變反應物的轉化率。 2．過氧化氫的沸點比水高，但受熱容易分解。某試劑廠先制得7%～8%的過氧化氫溶液，再濃縮成30%的溶液時，可采用的適宜方法是(　　) A．常壓蒸餾　　　　　　　　 B．減壓蒸餾 C．加生石灰常壓蒸餾 D．加壓蒸餾 解析：選B　液態(tài)物質的沸點與壓強有關，減小壓強，能降低其沸點，這樣就能在溫度不是很高的情況下使水蒸發(fā)而H2O2又不會分解。 3．F2、Cl2、Br2、I2分別與H2反應，在相同條件下，活化分子的物質的量分數(shù)最大的是(　　) A．H2＋Cl2===2HCl

21、 B．H2＋F2===2HF C．H2＋I2===2HI D．H2＋Br2===2HBr 解析：選B　氟、氯、溴、碘的非金屬性強弱的標志之一是其單質與H2化合的難易，其本質是與氫氣反應速率的快慢：氟、氯、溴、碘與H2化合的反應速率越來越慢，活化分子百分數(shù)越來越小。 4．使用催化劑能加快反應速率的主要原因是(　　) A．活化分子能量明顯增加 B．降低活化分子的能量 C．增加活化分子百分數(shù) D．增加反應活化能 解析：選C　使用催化劑，能降低反應的活化能，使部分能量較低的分子轉化為活化分子，增加了單位體積內活化分子百分數(shù)，使反應速率加快。 5．合成氨時采用500 ℃左右的溫

22、度進行，主要是因為在該溫度時(　　) A．合成氨的化學反應速率最大 B．N2的轉化率最高 C．催化劑的活性最大 D．NH3在平衡混合氣體中的體積分數(shù)最大 解析：選C　當壓強一定、溫度升高時，雖然能增大合成氨的反應速率，但由于合成氨反應是放熱反應，升高溫度會降低平衡混合物中NH3的含量。因此，從反應的理想條件來看，氨的合成反應在較低溫度下進行有利，但是溫度過低，反應速率很小，需要很長的時間才能達到平衡狀態(tài)，這在工業(yè)生產上是很不經濟的。鐵觸媒在500 ℃左右時的活性最大，這是合成氨反應一般選擇在500 ℃左右進行的重要原因之一。 6．汽車尾氣在光照下分解時，即開始光化學煙霧的循環(huán)，它的

23、形成過程可用下列化學方程式表示：NO2===NO＋O,2NO＋O2===2NO2，O2＋O===O3。下列有關敘述不正確的是(　　) A．此過程中，NO2是催化劑 B．在此過程中，NO是中間產物 C．此過程的總反應方程式為2O3===3O2 D．光化學煙霧能引起人的外呼吸功能嚴重障礙 解析：選C　NO2在反應前后質量和化學性質均沒發(fā)生變化，只是加快了O2變成O3的反應速率，因此NO2是O2變成O3的催化劑。將三個方程式相加得到的總反應方程式為3O2===2O3。 7．某中學化學小組查閱資料發(fā)現(xiàn)金屬氧化物A也能催化氯酸鉀的分解，且A和二氧化錳的最佳催化溫度均在500 ℃左右。于是對A

24、和二氧化錳的催化性能進行了定量對照實驗。實驗時均以收滿500 mL氧氣為準(其他可能影響實驗的因素已忽略)。 用MnO2作催化劑 實驗序號 KClO3的質量/g MnO2的質量/g 反應溫度/℃ 待測 數(shù)據(jù) 1 8.00 2.00 500 2 8.00 2.00 500 用A作催化劑 實驗序號 KClO3的質量/g A的質量/g 反應溫度/℃ 待測 數(shù)據(jù) 1 8.00 2.00 500 2 8.00 2.00 500 請回答：上述實驗中待測的數(shù)據(jù)應是________。完成此研究后，他們準備發(fā)表一篇研究報告，請

25、你替他們擬一個報告的題目________。 解析：金屬氧化物A和二氧化錳對KClO3都有催化作用，都能改變氯酸鉀的分解反應速率，但催化能力不同，因而收滿500 mL氧氣所需的時間不同，故待測數(shù)據(jù)為收滿500 mL氧氣時所需用的時間?；瘜W小組所做的實驗是研究金屬氧化物A和二氧化錳對氯酸鉀的催化能力，所以研究報告的題目是“催化劑效果對照研究”。 答案：收集500 mL氧氣時所需用的時間　催化劑效果對照研究 8．在一次學生實驗中，學生用鋁片分別和稀鹽酸、稀硫酸反應，發(fā)現(xiàn)：鋁片與稀鹽酸反應現(xiàn)象非常明顯，而和稀硫酸幾乎不反應。這和教材中“鋁能跟稀鹽酸或稀硫酸反應生成氫氣”的說法不一致。為排除因試劑

26、變質等因素造成的影響，該學生在教師的指導下重新進行下列實驗，驗證是否存在上述現(xiàn)象： 實驗用品：儀器(略，凡是實驗需要的都有)； 實驗試劑：3.0 mol·L－1鹽酸、1.5 mol·L－1硫酸、3.0 mol·L－1硫酸；相同大小的鋁片(純度＞99.5%) 實驗過程：向三支相同的試管中分別加入相同的鋁片各一片，再向試管中分別加入等體積的3.0 mol·L－1鹽酸、1.5 mol·L－1硫酸、3.0 mol·L－1硫酸。觀察反應進行到1、2、5、15、20分鐘時的鋁與酸反應的情況。結果如下： 反應進程(分鐘) 1 2 5 15 20 3 mol·L－1鹽酸 少量氣泡 較多

27、氣泡 大量氣泡 反應劇烈 鋁片耗盡 1.5 mol·L－1硫酸 均無明顯現(xiàn)象(無氣泡產生) 3 mol·L－1硫酸 均無明顯現(xiàn)象(無氣泡產生) 通過上述實驗可知，無論是用1.5 mol·L－1硫酸還是3.0 mol·L－1硫酸，均無明顯的現(xiàn)象。而3.0 mol·L－1鹽酸與鋁片反應的現(xiàn)象卻十分明顯。 問題1：為了探究“鋁與稀鹽酸和稀硫酸反應差異的原因”，你能對問題的答案將作出哪些假設或猜想(列出兩種即可)? 假設一：______________________________________________________________ 假設二：____________

28、_____________________________________________________ 問題2：為了驗證上述假設，你設計的實驗方案是：____________________________。 解析：實驗中涉及的離子反應為2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。稀鹽酸、稀硫酸都是非氧化性的酸，在水溶液中都能電離出H＋，而且在1.5 mol·L－1的硫酸和3.0 mol·L－1的鹽酸中，氫離子的濃度都相等，均為3.0 mol·L－1；同時，由于鋁片的大小和純度都相同，根據(jù)所發(fā)生的離子反應和反應速率理論，它們的反應速率應該相同(因其他外界條件也相同)。但實驗結果卻和理論推

29、測存在一定的差異，既然氫離子濃度和鋁片均相同，造成的差異應該與反應(即2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑)中有無Cl－和SO有關。因此，在開展實驗研究時，應該采用向反應體系中加入等物質的量的NaCl、Na2SO4 固體的方法來探究Cl－和SO對反應造成的影響，采用對比實驗來進行研究。 答案：問題1：(說明：可能存在多種假設，但只要假設合理均可) Cl－能夠促進金屬鋁與H＋反應 SO對H＋與金屬鋁的反應起阻礙作用 問題2：(1)取a、b、c、d四支相同的試管，分別向試管中加入相同大小的鋁片(純度>99.5%)各一片；(2)在a、b、c試管中依次添加0.5 g NaCl(約0.01

30、mol)、1.4 g Na2SO4(約0.01 mol)、1.4 g Na2SO4(約0.01 mol)固體；(3)再向a、b試管中加入1.5 mol·L－1硫酸5 mL，c、d試管中加入3.0 mol·L－1鹽酸5 mL，并觀察五支試管反應進行到5分鐘時的現(xiàn)象，把現(xiàn)象填寫在下表中： 試管 所加的酸(5 mL) 添加的試劑 5分鐘后實驗現(xiàn)象 a 1.5 mol·L－1硫酸 0.5 g NaCl固體(約0.01 mol) b 1.5 mol·L－1硫酸 1.4 g Na2SO4固體(約0.01 mol) c 3.0 mol·L－1鹽酸 1.4 g Na2SO4固

31、體(約0.01 mol) d 3.0 mol·L－1鹽酸 不添加(對比) 9．甲、乙兩個實驗小組利用酸性KMnO4溶液與H2C2O4溶液反應研究影響反應速率的因素。 (1)該反應的離子方程式為(提示：H2C2O4的一級電離常數(shù)為5.4×10－2)______________。 設計實驗方案如下(實驗中所用KMnO4溶液均已加入H2SO4)： (2)甲組：通過測定單位時間內生成CO2氣體體積的大小來比較化學反應速率的大小。 實驗裝置如圖，實驗時分液漏斗中A溶液一次性放下，A、B的成分見下表： 序號 A溶液 B溶液 ① 2 mL 0.1 mol·L－1

32、H2C2O4溶液 4 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液 ② 2 mL 0.2 mol·L－1H2C2O4溶液 4 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液 ③ 2 mL 0.2 mol·L－1H2C2O4溶液 4 mL 0.01 mol·L－1 KMnO4溶液和少量MnSO4 該實驗探究的是________對化學反應速率的影響。在反應停止之前，相同時間內針筒中所得CO2的體積由大到小的順序是________(用實驗序號填空)。 (3)乙組：通過測定KMnO4溶液褪色所需時間的多少來比較化學反應速率的大小。 取兩支試管各加入2 mL 0.1 mol·L－1

33、 H2C2O4溶液，另取兩支試管各加入4 mL 0.1 mol·L－1 KMnO4溶液。將四支試管分成兩組(各有一支盛有H2C2O4溶液和KMnO4溶液的試管)，一組放入冷水中，另一組放入熱水中，經過一段時間后，分別混合并振蕩，記錄溶液褪色所需時間。 該實驗目的是研究________對化學反應速率的影響，但該組同學始終沒有看到溶液褪色，其原因是__________________________________________________________。 解析：(1)根據(jù)題中提示可知H2C2O4是弱酸，在離子方程式中應保留化學式。(2)對比①②實驗可探究濃度對化學反應速率的影響，對比

34、②③實驗可探究催化劑對化學反應速率的影響。(3)很顯然乙組實驗是探究溫度對化學反應速率的影響，但在反應物的使用量上控制不當，題中KMnO4溶液過量，因此不能看到明顯的褪色現(xiàn)象。 答案：(1)2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O (2)濃度和催化劑?、邰冖佟?3)溫度　KMnO4溶液過量 10．Fenton法常用于處理含難降解有機物的工業(yè)廢水，通常是在調節(jié)好pH和Fe2＋濃度的廢水中加入H2O2，所產生的羥基自由基能氧化降解污染物?，F(xiàn)運用該方法降解有機污染物p－CP，探究有關因素對該降解反應速率的影響。 [實驗設計]　控制p－CP的初始濃度相同，恒定實

35、驗溫度在298 K或313 K(其余實驗條件見下表)，設計如下對比實驗。 (1)請完成以下實驗設計表(表中不要留空格)。 實驗編號 實驗目的 T/K pH c/10－3mol·L－1 H2O2 Fe2＋ ① 為以下實驗作參照 298 3 6.0 0.30 ② 探究溫度對降解反應速率的影響 ③ 298 10 6.0 0.30 [數(shù)據(jù)處理]　實驗測得p－CP的濃度隨時間變化的關系如上圖。 (2)請根據(jù)上圖實驗①曲線，計算降解反應50～150 s內的反應速率： v(p－CP)＝________ mol·L－1·s－1 [解

36、釋與結論] (3)實驗①、②表明溫度升高，降解反應速率增大。但溫度過高時反而導致降解反應速率減小，請從Fenton法所用試劑H2O2的角度分析原因：______________________________。 (4)實驗③得出的結論是：pH等于10時，________。 [思考與交流] (5)實驗時需在不同時間從反應器中取樣，并使所取樣品中的反應立即停止下來。根據(jù)上圖中的信息，給出一種迅速停止反應的方法：__________________________________。 解析：(1)依題意可知②的實驗溫度為313 K，實驗對比是建立在其他條件相同前提下，故pH應與①的相同。若改

37、變pH，其他條件不變可探究溶液pH對反應速率的影響。 (2)實驗①曲線中，50～150 s時。 Δc(p－CP)＝1.2×10－3 mol·L－1－0.4×10－3 mol·L－1＝0.8×10－3 mol·L－1，所以v(p－CP)＝＝8.0×10－6 mol·L－1·s－1。 (3)在降解反應中，H2O2產生的自由基起氧化作用，溫度過高，H2O2因熱穩(wěn)定性差而分解，導致降解反應速率下降。 (4)由曲線③可知，pH＝10時，c(p－CP)基本不變，反應趨于停止。 (5)由(4)得到啟示：在pH＝10溶液中，反應速率趨于零，可將所取樣加入NaOH溶液中(使pH＝10)；化學反應速率隨溫度降低而降低，故亦可用迅速大幅降溫法。 答案：(1) 實驗編號 實驗目的 T/K pH c/10－3mol·L－1 H2O2 Fe2＋ ① ② 313 3 6.0 0.30 ③ 探究溶液的pH對降解反應速率的影響 (2)8.0×10－6 (3)過氧化氫在溫度過高時迅速分解 (4)反應速率趨向于零(或該降解反應趨于停止) (5)將所取樣品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH約為10(或將所取樣品驟冷等其他合理答案均可)