Question

2．氢、氧两种元素组成的常见物质有H₂O和H₂O₂，二者在一定条件下均可分解．
（1）已知：

化学键	断开1mol化学键所需的能量（kJ）
H-H	436
O-H	463
O=O	498

①H₂O的电子式是．
②H₂O（g）分解的热化学方程式是2H₂O（g）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+482KJ/mol．
③11.2L（标准状况）的H₂完全燃烧，生成气态水，放出120.5kJ的热量．
（2）某同学以H₂O₂分解为例，探究浓度与溶液酸碱性对反应速率的影响．常温下，按照如表所示的方案完成实验．

实验编号	反应物		催化剂
a	50mL 5% H2O2溶液		1mL 0.1mol•L-1 FeCl3溶液
b	50mL 5% H2O2溶液	少量浓盐酸	1mL 0.1mol•L-1 FeCl3溶液
c	50mL 5% H2O2溶液	少量浓NaOH溶液	1mL 0.1mol•L-1 FeCl3溶液
d	50mL 5% H2O2溶液		MnO2

①测得实验a、b、c中生成氧气的体积随时间变化的关系如图1所示．由该图能够得出的实验结论是
其他条件不变时，在碱性环境下加快H₂O₂的分解速率，酸性环境下减缓H₂O₂的分解速率．
②测得实验d在标准状况下放出氧气的体积随时间变化的关系如图2所示．解释反应速率变化的原因
随着反应的进行，H₂O₂的浓度逐渐减小，H₂O₂的分解速率逐渐减慢；计算H₂O₂的初始物质的量浓度为0.11 mol•L^-1 （保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）①水为共价化合物，水中O原子核外为8个电子；
②水分解生成氧气和氢气，根据共价键断裂吸收能量，形成化学键放出能力，结合方程式计算反应热；
③11.2L（标准状况）的H₂为0.5mol，可生成0.5mol水，以此解答；
（2）①溶液的酸碱性不同，反应的速率不同；
②由图象可知，曲线斜率逐渐减小，说明反应速率逐渐减小，结合浓度对反应速率的影响解答该题；根据方程式计算过氧化氢浓度．

解答 解：（1）①H₂O是共价化合物，是由原子和氢原子形成共价键，电子式为，
故答案为：；
②水分解生成氧气和氢气，方程式为2H₂O=2H₂+O₂，可知2molH₂O（g）分解，生成2mol氢气和1mol氧气，则断裂4molO-H，形成1molO=O键、2mol H-H键，
所以吸收的热量为4mol×463kJ/mol=1852kJ，
放出的热量为498kJ+2×436kJ=1370kJ，
所以吸收的热量为1852kJ-1370kJ=482kJ，
所以热化学方程式为2H₂O（g）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+482KJ/mol，
故答案为：2H₂O（g）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+482KJ/mol；
③11.2L（标准状况）的H₂为0.5mol，可生成0.5mol水，生成气态水放出的热量为0.5mol×$\frac{1}{2}$×482KJ=120.5kJ，
故答案为：120.5；
（2）①abc溶液的酸碱性不同，反应的速率不同，由图象可知在碱性条件下反应速率最大，在酸性条件下反应速率最小，可以得出的结论是其它条件不变，碱性环境能加快H₂O₂的分解速率，酸性环境能减缓H₂O₂的分解速率，
故答案为：其他条件不变时，在碱性环境下加快H₂O₂的分解速率，酸性环境下减缓H₂O₂的分解速率；
②由图象可知，曲线斜率逐渐减小，说明反应速率逐渐减小，原因是反应物的浓度逐渐减小的原因，
由反应方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，该反应为不可逆反应，在5min后，收集到的气体体积不再增加，说明过氧化氢完全分解，
由图象可知，生成氧气的体积为60mL，
2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
2mol           22.4L
n（H₂O₂）      0.06L
n（H₂O₂）=$\frac{2mol×0.06L}{22.4L}$=0.00536mol，所以c（H₂O₂）=$\frac{0.00536mol}{0.05L}$=0.11 mol•L^-1，
故答案为：随着反应的进行，H₂O₂的浓度逐渐减小，H₂O₂的分解速率逐渐减慢；0.11 mol•L^-1．

点评 本题考查较为综合，涉及化学反应与能量变化，热化学方程式的书写、反应热的计算，化学反应速率的探究等知识，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意相关基础知识的积累，难度中等．