高二实验化学专题课题模块练习及答案解析2：催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响

课题2催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响

1.完成下列各题空格

⑴分子或离子间的是发生化学反应的先决条件，但不是每次碰撞都会引发反应。能够引起反应的分子(或离子)间的相互碰撞叫做，能够发生有效碰撞的分子叫做。活化分子具有的能量，因此活化分子所占分数的大小决定的快慢。活化分子的平均能量与所有分子的平均能量的差称为。

⑵催化剂能使反应的活化能(如图Ea、Ea’分别代表有、无催化剂时正反应的活化能)，使得具有平均能量的反应物分子只要吸收较少的能量就能变成，活化分子所占分数增大，可以成千上万倍地加快反应速率。催化剂能增大化学反应速率，但是它改变反应进行的方向，也使那些不可能发生的化学反应得以发生。

⑶影响过氧化氢分解的因素有溶液的、光、热及遇到大多数。

⑷分解反应的化学方程式为。

⑸催化剂对化学反应速率的影响

一般选用MnO2作催化剂，其以及均会影响H2O2分解的速率。通过观察比较H2O2溶液中的快慢程度，或测定H2O2分解放出的O2的体积判断H2O2分解速率的大小。

⑹保存H2O2溶液时要注意:从安全角度考虑，易分解产生气体的试剂不宜放在密封的中，双氧水通常盛放在干净的中。

2.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

3.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

4.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ClO，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

5.某反应过程中能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是()

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

6.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

7.汽车尾气在光照下分解时，即开始光化学烟雾的循环，它的形成过程可用下列化学方程式表示：NO2===NO ＋O，2NO＋O2===2NO2，O2＋O===O3，下列有关叙述不正确的是()

A.此过程中，NO2是催化剂

B.在此过程中，NO是中间产物

C.此过程的总反应方程式为2O3===3O2

D.光化学烟雾能引起人的外呼吸功能严重障碍

8.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()

9.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()

Na2S2O3溶液稀H2SO4H2O 实验反应温度/℃

V/mL c/mol·L－1V/mL c/mol·L－1V/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

10.比较MnO2和CuO对H2O2分解反应的催化能力大小的实验中，若催化剂的质量均控制在0.1 g，6%的

H O溶液均取5 mL，可选择的实验装置是()

11.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()

12.右图是研究催化剂对过氧化氢分解反应速率影响的实验装置图。某学生研究小组在50 mL量筒中盛满水，倒置于水槽中，通过分液漏斗把过氧化氢溶液加入锥形瓶中(内中已有适量催化剂)，记录各时间段收集到的氧气的体积。

实验一：以二氧化锰作催化剂，进行以下四组实验。

第1组：粉末状的二氧化锰0.2 g＋5 mL 6% H2O2

第2组：粉末状的二氧化锰0.2 g＋3 mL 10% H2O2

第3组：粉末状的二氧化锰0.1 g＋5 mL 6% H2O2

第4组：颗粒状的二氧化锰0.1 g＋5 mL 6% H2O2

催化剂：MnO2第1组第2组第3组第4组

前15s产生氧气的量(mL) 11 15 8 7

前30s产生氧气的量(mL) 21 24 11 9

前45s产生氧气的量(mL) 31 35 18 12

前60s产生氧气的量(mL) 45 48 26 15

实验二：以不同的催化剂对过氧化氢(均为5 mL 6% H2O2)分解反应速率影响进行研究，记录反应的时间t 和相应的量筒内的气体体积读数V，用(V2—V1)/t作为反应速率的表达式(单位：mL·s－1)，得到以下实验数据：催化剂产生气体速率/ mL·s－1催化剂产生气体速率/ mL·s－1

MnO20.03 土豆0.03

CuO 0.07 活性炭0.12

(1)写出H2O2分解的反应方程式_________________________________________

(2)实验一的几组数据能说明____________________________________________

(3)实验二的几组数据反映出_____________________________________________

(4)用碰撞理论解释催化剂能增大化学反应速率的原因

____________________________________________________________________。

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

①10 mL 2% H2O2溶液无

②10 mL 5% H2O2溶液无

③10 mL 5%H2O2溶液 1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液

④10 mL 5% H2O2溶液＋少量HCl溶液 1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液

⑤10 mL 5% H2O2溶液＋少量NaOH溶液 1 mL 0.1 mol/L FeCl3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____________________________________。

14.铁生锈是比较常见的现象，某实验小组，为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：

首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③烧杯中潮湿的铁丝依然光亮。试回答以下问题：

(1)由于与接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于______ __。能表示其原理的反应方程式为

_________ ________________________。

(2)仪器A的名称为________，其中装的药品可以是________，其作用是________________。

(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为________________。

决定铁生锈快慢的一个重要因素是________________。

课题2催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响

1.完成下列各题空格

⑴分子或离子间的是发生化学反应的先决条件，但不是每次碰撞都会引发反应。能够引起反应的分子(或离子)间的相互碰撞叫做，能够发生有效碰撞的分子叫做。活化分子具有的能量，因此活化分子所占分数的大小决定的快慢。活化分子的平均能量与所有分子的平均能量的差称为。

⑵催化剂能使反应的活化能(如图Ea、Ea’分别代表有、无催化剂时正反应的活化能)，使得具有平均能量的反应物分子只要吸收较少的能量就能变成，活化分子所占分数增大，可以成千上万倍地加快反应速率。催化剂能增大化学反应速率，但是它改变反应进行的方向，也使那些不可能发生的化学反应得以发生。

⑶影响过氧化氢分解的因素有溶液的、光、热及遇到大多数。

⑷分解反应的化学方程式为。

⑸催化剂对化学反应速率的影响

一般选用MnO2作催化剂，其以及均会影响H2O2分解的速率。通过观察比较H2O2溶液中的快慢程度，或测定H2O2分解放出的O2的体积判断H2O2分解速率的大小。

⑹保存H2O2溶液时要注意:从安全角度考虑，易分解产生气体的试剂不宜放在密封的中，双氧水通常盛放在干净的中。

【答案】⑴碰撞有效碰撞，活化分子较高反应速率活化能。⑵降低活化分子，不能不能⑶酸碱性金属氧化物。⑷2H2O2=== 2H2O＋O2↑。⑸用量颗粒直径大小逸出气泡单位时间内⑹玻璃瓶聚乙烯塑料瓶。

2.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

3.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

【答案】 A

【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

4.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

【答案】 C

【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。

5.某反应过程中能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是()

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

【答案】 D

【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，但不改变热效应，所以D正确。

6.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.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。增加反应活化能

【答案】 C

【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。

7.汽车尾气在光照下分解时，即开始光化学烟雾的循环，它的形成过程可用下列化学方程式表示：NO2===NO ＋O，2NO＋O2===2NO2，O2＋O===O3，下列有关叙述不正确的是()

A.此过程中，NO2是催化剂

B.在此过程中，NO是中间产物

C.此过程的总反应方程式为2O3===3O2

D.光化学烟雾能引起人的外呼吸功能严重障碍

【答案】 C

【解析】NO2在反应前后质量和化学性质均没发生变化，只是加快了O2变成O3的反应速率，因此NO2是O2变成O3的催化剂。将三个方程式相加得到的总反应方程式为3O2===2O3。

8.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()

【答案】 B

【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。

9.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()

Na2S2O3溶液稀H2SO4H2O 实验反应温度/℃

V/mL c/mol·L－1V/mL c/mol·L－1V/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)。

10.比较MnO2和CuO对H2O2分解反应的催化能力大小的实验中，若催化剂的质量均控制在0.1 g，6%的H2O2溶液均取5 mL，可选择的实验装置是()

【答案】 D

【解析】A、B中长颈漏斗插入过短，不能形成液封，容易造成气体逸出；根据双氧水分解反应的化学方

程式进行粗略计算可知，5 mL6%的H2O2溶液完全分解产生的氧气在标况下体积约为98.6 mL，C中的量筒体积太小。故D项正确。

11.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()

【答案】 D

【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。

12.右图是研究催化剂对过氧化氢分解反应速率影响的实验装置图。某学生研究小组在50 mL量筒中盛满水，倒置于水槽中，通过分液漏斗把过氧化氢溶液加入锥形瓶中(内中已有适量催化剂)，记录各时间段收集到的氧气的体积。

实验一：以二氧化锰作催化剂，进行以下四组实验。

第1组：粉末状的二氧化锰0.2 g＋5 mL 6% H2O2

第2组：粉末状的二氧化锰0.2 g＋3 mL 10% H2O2

第3组：粉末状的二氧化锰0.1 g＋5 mL 6% H2O2

第4组：颗粒状的二氧化锰0.1 g＋5 mL 6% H2O2

催化剂：MnO2第1组第2组第3组第4组

前15s产生氧气的量(mL) 11 15 8 7

前30s产生氧气的量(mL) 21 24 11 9

前45s产生氧气的量(mL) 31 35 18 12

前60s产生氧气的量(mL) 45 48 26 15

实验二：以不同的催化剂对过氧化氢(均为5 mL 6% H2O2)分解反应速率影响进行研究，记录反应的时间t 和相应的量筒内的气体体积读数V，用(V2—V1)/t作为反应速率的表达式(单位：mL·s－1)，得到以下实验数据：催化剂产生气体速率/ mL·s－1催化剂产生气体速率/ mL·s－1

MnO 2 0.03 土豆 0.03 CuO

0.07

活性炭

0.12

(1)写出H 2O 2分解的反应方程式_________________________________________ (2)实验一的几组数据能说明____________________________________________ (3)实验二的几组数据反映出_____________________________________________

(4)用碰撞理论解释催化剂能增大化学反应速率的原因________________________________。

【答案】 (1)2H 2O 2=====催化剂

2H 2O ＋O 2↑ (2)第①组和第②组反映出浓度与反应速率的关系 第③组和第④组反映出催化剂颗粒大小对反应速率的影响 第①组和第③组反映出催化剂的用量与反应速率大小的关系 (3)反映出不同催化剂对化学反应速率影响，二氧化锰和土豆的催化效果相同 (4)催化剂的使用，降低了一个反应所需的活化能，从而增大了反应体系中活化分子的百分数，使有效碰撞的机会增多，导致反应速率明显加快。

13.某实验小组以H 2O 2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% H 2O 2溶液 无 ② 10 mL 5% H 2O 2溶液 无

③ 10 mL 5%H 2O 2溶液

1 mL 0.1 mol/L FeCl 3溶液 ④ 10 mL 5% H 2O 2溶液＋少量HCl 溶液 1 mL 0.1 mol/L FeCl 3溶液 ⑤

10 mL 5% H 2O 2溶液＋少量NaOH 溶液

1 mL 0.1 mol/L FeCl 3溶液

(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是_________________________________________________。 (2)常温下5% H 2O 2溶液的pH 约为6，H 2O 2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H 2O 2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____________________________________。 【答案】 (1)降低了反应的活化能 (2)H 2O 2

H ＋

＋HO －

2

(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

【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。

14.铁生锈是比较常见的现象，某实验小组，为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：

首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；③烧杯中潮湿的铁丝依然光亮。试回答以下问题：

(1)由于与接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于______ __。能表示其原理的反应方程式为

_________ ________________________。

(2)仪器A的名称为________，其中装的药品可以是________，其作用是________________。

(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为________________。

决定铁生锈快慢的一个重要因素是________________。

【答案】(1)电化学腐蚀负极：Fe－2e－===Fe2＋；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)球形干燥管(或无水氯化钙)碱石灰干燥氧气(3)H2O和O2O2的浓度