Question

12．H₂O₂作為氧化劑在反應(yīng)時(shí)不產(chǎn)生污染物被稱為綠色氧化劑，因而受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注．為比較Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解的催化效果，某化學(xué)研究小組的同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）定性分析：圖甲可通過(guò)觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，定性比較得出結(jié)論．有同學(xué)提出將FeCl₃溶液改為Fe₂（SO₄）₃溶液更合理，其理由是消除陰離子不同對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾．

（2）定量分析：如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成40mL氣體為準(zhǔn)，其他可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略．圖中儀器A的名稱為分液漏斗，檢查該裝置氣密性的方法是：關(guān)閉分液漏斗的活塞，將注射器活塞向外拉出一段后松手，過(guò)一段時(shí)間后看活塞是否回到原位，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生40mL氣體所需的時(shí)間．
（3）加入0.1mol MnO₂粉末于50mL H₂O₂溶液中，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時(shí)間的關(guān)系如圖所示．
①寫出H₂O₂在MnO₂作用下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
②A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率由大到小的順序?yàn)镈＞C＞B＞A．
③反應(yīng)速率由D到A逐漸變化的原因是：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，（填“增大”或“減小”）反應(yīng)速率逐漸減慢．（填“加快”或“減慢”）
④計(jì)算H₂O₂的初始物質(zhì)的量濃度為0.11 mol/L．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）比較反應(yīng)速率的大小可通過(guò)生成氣泡的快慢來(lái)判斷，根據(jù)H₂O₂分解的催化作用有可能是氯離子起的作用，改為Fe₂（SO₄）₃使陰離子相同，更為合理；
（2）A儀器名稱是分液漏斗，檢驗(yàn)裝置氣密性的方法是：關(guān)閉分液漏斗的活塞，將注射器活塞向外拉出一段，過(guò)一會(huì)后看其是否回到原位；該反應(yīng)是通過(guò)反應(yīng)速率分析的，所以根據(jù)v=$\frac{△V}{△t}$分析；
（3）①在二氧化錳催化作用下，雙氧水分解生成氧氣和水；
②根據(jù)v=$\frac{△V}{△t}$比較反應(yīng)速率快慢；
③隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，反應(yīng)速率逐漸減慢；
④根據(jù)氧氣的量計(jì)算雙氧水的物質(zhì)的量，再根據(jù)C=$\frac{n}{V}$計(jì)算物質(zhì)的量濃度．

解答 解解：（1）該反應(yīng)中產(chǎn)生氣體，可根據(jù)生成氣泡的快慢判斷，氯化鐵和硫酸銅中陰陽(yáng)離子都不同，無(wú)法判斷是陰離子起作用還是陽(yáng)離子起作用，硫酸鐵和硫酸銅陰離子相同，可以消除陰離子不同對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，
故答案為：產(chǎn)生氣泡的快慢；消除陰離子不同對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾；
（2）結(jié)合乙圖裝置，該氣密性的檢查方法為：關(guān)閉分液漏斗活塞，將注射器活塞拉出一定距離，一段時(shí)間后松開活塞，觀察活塞是否回到原位；反應(yīng)是通過(guò)反應(yīng)速率分析的，根據(jù)v=$\frac{△C}{△t}$，所以，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是時(shí)間（或收集一定體積的氣體所需要的時(shí)間）．
故答案為：分液漏斗；活塞是否回到原位；產(chǎn)生40mL氣體所需的時(shí)間；
（3）①在二氧化錳作催化劑條件下，雙氧水分解生成水和氧氣，反應(yīng)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
②根據(jù)圖象結(jié)合v=$\frac{△V}{△t}$知，A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序?yàn)镈＞C＞B＞A，故答案為：D＞C＞B＞A；
③反應(yīng)速率由D到A逐漸變化的原因是：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，反應(yīng)速率逐漸減慢，
故答案為：減��；減慢；
④設(shè)雙氧水的物質(zhì)的量為x，
2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$ 2H₂O+O₂↑
2mol             22.4L
x                0.06L
x=0.0054mol，
所以其物質(zhì)的量濃度=$\frac{0.0054mol}{0.05L}$=0.11 mol•L^-1，故答案為：0.11mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了催化劑的作用及化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素等知識(shí)點(diǎn)，要會(huì)分析將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃更為合理的理由，根據(jù)v=$\frac{△C}{△t}$來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)得到氣體的體積和時(shí)間的關(guān)系確定影響反應(yīng)速率的因素，難度中等．