Question

12．向50mLH₂O₂水溶液中加入2g二氧化锰粉末，放出标准状况下气体的体积与时间的关系如图1所示：

（1）写出本实验H₂O₂分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目： 
为了加快过氧化氢分解的速率，还可以用某些无机试剂代替二氧化锰作为催化剂，试写出两种催化剂的名称氯化铁、硫酸铜．
（2）图中A、B、C各点所表示的反应速率由小到大的顺序为C＜B＜A，产生这种变化的原因是随着反应的进行，反应物浓度减小，因此反应速率逐渐减小．
（3）起始时，H₂O₂水溶液的物质的量浓度为0.1mol•L^-1；5分钟内，用H₂O₂表示H₂O₂分解的反应速率为0.02mol/（L•min）．
（4）如图2是H₂O₂在没有催化剂的情况下的反应进程与能量变化图．
?请在图中画出使用催化剂时的反应进程与能量变化图．
?图中A表示反应物的总能量，C表示生成物的总能量，E的大小对该反应的反应热△H有无影响？无．
?图3中，a曲线是二氧化锰存在时过氧化氢分解的曲线（填“a”或“b”）．

Answer 1

分析 （1）双氧水在催化剂的作用下分解产生水和氧气；氯化铁和硫酸铜对双氧水的催化效果明显；
（2）根据斜率大小得出三点速率的大小，根据浓度对反应速率的影响分析；
（3）由图可知，生成氧气为56mL，n（O₂）=$\frac{0.056L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$=0.0025mol，则n（H₂O₂）=0.0025mol×2=0.005mol，结合c=$\frac{n}{V}$计算；5分钟的速率由v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（4）双氧水的分解是一个放热反应，A表示反应物具有的总能量高，C表示生成物具有的总能量低，催化剂可以降低反应的活化能，但是不影响反应物和生成物的总能量，不影响反应热△H，如图虚线所示是有催化剂时的曲线（虚线代表使用催化剂，起、终点重合），催化剂只加快反应速率，缩短达到平衡所需的时间，不影响氢气的总量，曲线a为有催化剂的曲线．

解答 解：（1）双氧水在催化剂的作用下分解产生水和氧气，用单线桥表示电子转移为：；双氧水分解反应中还可以用氯化铁或者硫酸铜代替二氧化锰做催化剂加快反应速率，
故答案为：；氯化铁；硫酸铜；
（2）曲线表示斜率越大，反应速率越快，A、B、C各点所表示的反应速率由小到大的顺序为C＜B＜A，这是由于随着反应的进行，反应物浓度减小，因此反应速率逐渐减小，
故答案为：C＜B＜A；随着反应的进行，反应物浓度减小，因此反应速率逐渐减小；
（3）根据图象可知H₂O₂完全分解后生成氧气的物质的量是n（O₂）=$\frac{0.056L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$=0.0025mol，则根据方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑可知双氧水的物质的量是0.005mol，所以该H₂O₂水溶液的物质的量浓度为0.005mol÷0.05L=0.1mol•L^-1，反应速率为v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.1mol•{L}^{-1}}{5min}$=0.02mol/（L•min），
故答案为：0.1mol•L^-1；0.02mol/（L•min）；
（4）双氧水的分解是一个放热反应，A表示反应物具有的总能量高，C表示生成物具有的总能量低，催化剂可以降低反应的活化能，但是不影响反应物和生成物的总能量，不影响反应热△H，如图虚线所示是有催化剂时的曲线（虚线代表使用催化剂，起、终点重合）
催化剂只加快反应速率，缩短达到平衡所需的时间，不影响氢气的总量，曲线a为有催化剂的曲线，
故答案为：；反应物的总能量；生成物的总能量；无；a．

点评 考查过氧化氢分解实验的有关判断和计算、电子转移的表示方法、化学反应与能量的知识，注意图象中斜率与反应速率的关系，注重基础知识的考查，题目难度不大．