4.2 催化剂对过氧化氢分解反应速率
1．2007年诺贝尔化学奖得主——德国科学家格哈德·埃特尔对有关一氧化碳在金属铂表面的氧化过程的研究催生了汽车尾气净化装置。净化装置中的催化转化器可将CO 、NO 、NO 2等转化为无害的物质。下列有关说法不正确的是( ) ．
A ．催化转化器中的铂催化剂可加快CO 的氧化
B ．铂表面做成蜂窝状更有利于提高催化效果
C ．在铂催化下，NO 、NO 2可被CO 还原成N 2
D ．使用铂催化剂，可以提高碳氢化合物被氧化的转化率
解析：选D 。在铂催化剂的作用下，NO 、NO 2将CO 氧化为CO 2，A 项正确；将铂表面做成蜂窝状，增大了反应物的接触面积，有利于提高催化效果，B 项正确；NO 、NO 2变成N 2，氮元素的化合价降低，被还原，C 项正确；催化剂只能改变化学反应速率而不能改变化学反应限度(即不能使化学平衡发生移动) ，故D 项错误。
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 ．催化剂能改变化学反应速率
C ．任何化学反应，都需要催化剂
D ．电解水时，往水中加少量NaOH ，可使电解速率明显加快，所以NaOH 是这个反应的催化剂
解析：选B 。在电解水时，加少量NaOH ，可增大水中离子浓度，增强水的导电性，NaOH 并没有改变反应机理，故不是催化剂。另外，有些反应是不需要催化剂的，如中和反应等。
3．(2011年宿迁高二检测) 对于反应2H 2O 2===2H2O ＋O 2↑，下列措施不能增大其分解速率的是．
( )
A ．向反应体系中加水
B ．升高H 2O 2溶液的温度
C ．向H 2O 2溶液中加入少量MnO 2
D ．向H 2O 2溶液中加入一定浓度FeCl 3溶液
解析：选A 。升高温度增大分解速率，MnO 2、Fe 对H 2O 2分解起催化作用，加入MnO 2、FeCl 3可加大分解速率，加水稀释H 2O 2浓度减小，分解速率减小。
4．比较MnO 2和CuO 对H 2O 2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 2O 2溶液均取5 mL，可选择的实验装置是( ) 3＋
解析：选D 。A 、B 中长颈漏斗插入过短，容易造成气体逸出；C 中的量筒体积太小。故D 项正确。
5．(2011年高考重庆卷改编题) 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________________(填分子式) 。
(2)O3在水中易分解，一定条件下，O 3的浓度减少一半所需的时间(t ) 如下表所示。已知：O 3的起始浓度为0.0216 mol/L。
①pH增大能加速O 33②在30 ℃、pH ＝4.0条件下，O 3的分解速率为________mol/(L·min)。
③据表中的递变规律，推测O 3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)O3氧化KI ，I 转化为I 2的同时本身被还原生成O 2。(2)①由题意知，pH 增大，分
Δc －解速率增大，OH 起催化作用；②根据v ＝pH 为7.0时，对O 3的Δt
分解速率影响最大，当pH 为3.0、4.0时 ，温度影响较大，综上可知，分解速率最快的为c ，其次为a ，最慢的是b 。
答案：(1)I2 O 2 －
(2)①OH ②1.00×10 ③b、a 、c
1．(2011年宿迁高二检测) 关于催化剂的叙述，正确的是( )
A ．催化剂在化学反应前后性质不变
B ．催化剂在反应前后质量不变，故催化剂不参加化学反应
C ．使用催化剂可以改变反应达到平衡的时间
D ．催化剂可以提高反应物的转化率
解析：选C 。催化剂是能改变化学反应速率而本身的质量和化学性质在反应前后均不变的物质，但其物理性质，如固体颗粒大小可能改变，故A 错，C 正确；催化剂是参加化学反应的，在化学反应中起了载体的作用，并且催化剂能同时、同程度地改变正反应速率和逆反应速率，故催化剂不能使化学平衡发生移动，不能改变反应物的转化率。
2．过氧化氢的沸点比水高，但受热容易分解。某试剂厂先制得7%～8%的过氧化氢溶液，再浓缩成30%的溶液时，可采用的适宜方法是( )
A ．常压蒸馏
C ．加生石灰常压蒸馏 B ．减压蒸馏 D ．加压蒸馏 －－4
解析：选B 。液态物质的沸点与压强有关，减小压强，能降低其沸点，这样就能在温度不是很高的情况下使水蒸发而H 2O 2又不会分解。
3．F 2、Cl 2、Br 2、I 2分别与H 2反应，在相同条件下，活化分子的物质的量分数最大的是( )
A ．H 2＋Cl 2===2HCl
C ．H 2＋I 2===2HI B ．H 2＋F 2===2HF D ．H 2＋Br 2===2HBr
解析：选B 。氟、氯、溴、碘的非金属性强弱的标志之一是与H 2化合的难易，其本质是与氢气反应速率的快慢：氟、氯、溴、碘与H 2化合的条件越来越难，即反应速率越来越慢，活化分子百分数越来越小。
4．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：选C 。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。
5．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 ．N 2的转化率最高
C ．催化剂的活性最大
D ．NH 3在平衡混合气体中的体积分数最大
解析：选C 。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NH 3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。
6．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：NO 2===NO＋O,2NO ＋O 2===2NO2，O 2＋O===O3。下列有关叙述不正确的是( ) ．
A ．此过程中，NO 2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2O 3===3O2
D ．光化学烟雾能引起人的外呼吸功能严重障碍
解析：选C 。NO 2在反应前后质量和化学性质均没发生变化，只是加快了O 2变成O 3的反应速率，因此NO 2是O 2变成O 3的催化剂。将三个方程式相加得到的总反应方程式为3O 2===2O3。
7．已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)＋2CO(g)
确的是(双选)( )
A ．使用催化剂可以改变反应的ΔH
B ．使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C ．使用催化剂能提高CO 的反应速率和转化率
D ．单位时间内消耗CO 和CO 2的物质的量相等时，反应达到平衡
解析：选AC 。催化剂仅是改变化学反应速率，不会影响焓变，A 项错；催化剂可以加快化学反应速率，B 项正确；催化剂对转化率无影响，C 项错误；由于CO 和CO 2的计量系数相等，故当两者同时消耗的量相等时，反应即达平衡，D 项正确。
8．下列条件一定能使化学反应速率加快的是( )
①增加反应物 ②升高温度
③缩小反应容器的体积 ④加入生成物
⑤加入MnO 2
A ．全部
C ．② B ．①②⑤ D ．②③ N 2(g)＋2CO 2(g)。下列说法不正．
解析：选C 。增加反应物的物质的量不一定引起化学反应速率加快，原因是如果加入的物质是固体物质或纯液态物质，则不会加快化学反应速率；升高温度一定能加快化学反应速率；缩小反应容器的体积，若没有引起参加反应的物质浓度增大，也不会引起化学反应速率加快；MnO 2并不是所有反应的催化剂，故只有②符合题意。
9．向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO 2和O 2，开始反应时，按正反应速率
由大到小顺序排列正确的是( )
甲．在500 ℃时，SO 2和O 2各10 mol反应
乙．在500 ℃时，用V 2O 5作催化剂，10 mol SO2和5 mol O2起反应
丙．在450 ℃时，8 mol SO2和5 mol O2反应
丁．在500 ℃时，8 mol SO2和5 mol O2反应
A ．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁
C ．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲
解析：选C 。本题比较的是两种因素(温度和浓度) 影响化学反应速率的情况，甲、乙相比，不同的是O 2浓度在乙中较小，但是乙中使用了催化剂，催化剂的影响远超过浓度的影响，所以反应速率乙>甲。甲、丁相比，丁中SO 2、O 2的浓度均小于甲中的浓度，所以反应速率甲>丁。丙、丁相比，丙项的温度较低，故反应速率关系为丁>丙。故反应速率顺序为乙、甲、丁、丙，答案选C 。
10．对处于化学平衡的体系，由化学平衡与化学反应速率的关系可知( )
A ．化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动
B ．化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化
C ．正反应进行的程度大，正反应速率一定大
D ．只有在催化剂存在条件下，才会发生化学反应速率变化而化学平衡不移动的情况
解析：选B 。平衡移动是正、逆反应速率变化不相等所致，同等程度改变正、逆反应速率平衡不移动，而能使正、逆反应速率同等程度变化的条件不仅限于催化剂一项。
11．某化学兴趣小组研究双氧水的分解时，设计了以下三组实验，每一小组取若干支试管分别加入相同体积5%的双氧水，在实验室观察气泡产生的情况。
(1)双氧水发生分解的化学方程式为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(2)根据下表中实验操作及实验现象填写实验结论：
MnO 2答案：(1)2H2O 2=====
2H 2O ＋O 2↑
(2)
24224随时间的变化而变化。某学生在做实验前认为，Mn 的浓度c 与时间t 的关系如下图中①，做完实验后，得到的结果为下图中②，请说明下列问题： 2＋
(1)写出H 2O 2与KMnO 4反应的化学方程式。
(2)Oa 段的意义。
(3)ab 段的意义及ab 段很陡的原因。
(4)bc 段的意义。
答案：(1)5H2O 2＋2KMnO 4＋3H 2SO 4===K2SO 4＋2MnSO 4＋8H 2O ＋5O 2↑。
(2)Oa 段说明反应非常慢，溶液中c (Mn) 随时间变化很小。
(3)ab 段说明反应非常快，c (Mn) 迅速增大，表明Mn 达到一定浓度时，对上述反应起到了催化作用。
(4)bc 段说明反应趋于完全，最终溶液中c (Mn) 为定值。
13．某实验小组在进行双氧水分解的实验时发现：大家取不同浓度的双氧水及不同质量的二氧化锰进行的实验，产生气体的速率都不相同，那么过氧化氢分解的最佳催化条件是什么呢？他们决定进行探究。
(1)用下列简图，画出实验装置(含试剂) 示意图。
2＋2＋2＋2＋
(2)小组经过实验，取得如下数据：
(说明：表中X ) 分析表中数据回答下列问题：
①相同浓度的双氧水的分解速率随着二氧化锰用量的增加而________。
②从实验效果和“绿色化学”的角度考虑，双氧水的浓度相同时，加入________g的二氧化锰为较佳选择，理由是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
③该小组的小茂同学分析上述数据后得出“当用相同质量的二氧化锰时，双氧水的浓度越小，所需要的时间就越小，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确？________，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
解析：定量实验的数据分析是解题关键，而数据分析时要固定一个量，然后分析该固定量下其他量的变化。如该题中固定双氧水的浓度为1.5%时，变化的量是二氧化锰的质量，从给出的三组数据可以发现相同双氧水浓度下过氧化氢的分解速率与二氧化锰质量之间的关系。 答案：(1)
(2)①加快
②0.3 因为用0.1 g的催化剂反应速率明显小于用0.3 g和0.5 g的；用0.5 g的催化剂和用0.3 g的催化剂反应速率相差不多，但用0.3 g的催化剂却节约药品，所以使用0.3 g
的二氧化锰为较佳选择
③不正确 因为从表中数据可知，相同体积3%的双氧水中的溶质含量是1.5%的两倍，但反
应的时间却比其反应时间的2倍小得多，由反应速率计算公式(v ＝Δc /Δt ) 可得出，此实验条件下双氧水的浓度越大，分解速率越快