Question

為比較Fe²⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，某化學(xué)研究小組的同學(xué)分別設(shè)計了如圖1中甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)．請回答下列問題：

（1）定性分析：如圖甲可通過觀察

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改為Fe₂（SO₄）₃更為合理，其理由是

消除陰離子不同對實(shí)驗(yàn)的干擾

．
（2）定量分析：如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)時均以生成40mL氣體為準(zhǔn)，其它可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略．圖中儀器A的名稱為

分液漏斗

，實(shí)驗(yàn)中需要測量的是

產(chǎn)生40mL氣體所需的時間

．
（3）某同學(xué)要利用乙裝置測定某H₂O₂溶液的物質(zhì)的量濃度．在錐形瓶中加入0.10mol MnO₂粉末后加入50mL 該H₂O₂溶液，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時間的關(guān)系如圖2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

MnO2  .

2H₂O+O₂↑

；
②實(shí)驗(yàn)中放出氣體的總體積是

60

mL；
③A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序?yàn)?!--BA-->

D

＞

C

＞

B

＞

A

；
④計算H₂O₂的初始的物質(zhì)的量濃度

0.11mol/L

．（結(jié)果保留2位小數(shù)）

Answer 1

分析：（1）比較反應(yīng)速率的大小可通過生成氣泡的快慢來判斷，比較金屬陽離子的催化效果要排斥陰離子的干擾；
（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，過一會后看其是否回到原位；該反應(yīng)是通過反應(yīng)速率分析的，所以根據(jù)v=

△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)圖象確定生成氧氣的體積；
③根據(jù)v=

△V

△t

比較反應(yīng)速率快慢；
④根據(jù)氧氣的量計算雙氧水的物質(zhì)的量，再根據(jù)C=

n

V

計算物質(zhì)的量濃度．

解答：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離子都不同，無法判斷是陰離子起作用還是陽離子起作用，硫酸鈉和硫酸銅陰離子相同，可以消除陰離子不同對實(shí)驗(yàn)的干擾，
故答案為：產(chǎn)生氣泡的快慢；消除陰離子不同對實(shí)驗(yàn)的干擾；
（2）A儀器名稱是分液漏斗，根據(jù)v=

△V

△t

知，還需要測定產(chǎn)生40mL氣體所需的時間，
故答案為：分液漏斗；產(chǎn)生40mL氣體所需的時間；
（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

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，
故答案為：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
②根據(jù)圖象知，第4分鐘時，隨著時間的推移，氣體體積不變，所以實(shí)驗(yàn)時放出氣體的總體積是60 mL，
故答案為：60；
③根據(jù)圖象結(jié)合v=

△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；
④設(shè)雙氧水的物質(zhì)的量為x，
2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
2mol             22.4L
x                0.06L
x=0.0054mol，
所以其物質(zhì)的量濃度=

0.0054mol

0.05L

=0.11 mol?L^-1，故答案為：0.11mol/L．

點(diǎn)評：本題考查實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計，側(cè)重于綜合考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計和分析能力，根據(jù)v=

△V

△t

來設(shè)計實(shí)驗(yàn)，通過得到氣體的體積和時間的關(guān)系確定影響反應(yīng)速率的因素，難度中等．