Question

4．為比較Fe²⁺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：如圖甲可通過(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改為Fe₂（SO₄）₃更為合理，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)，其它可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略．圖中儀器A的名稱(chēng)為分液漏斗，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的是產(chǎn)生40mL氣體所需的時(shí)間．
（3）某同學(xué)要利用乙裝置測(cè)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(shí)間的關(guān)系如圖丙所示．
①寫(xiě)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↑；
②實(shí)驗(yàn)中放出氣體的總體積是60mL；
③A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序?yàn)镈＞C＞B＞A；
④計(jì)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(guò)生成氣泡的快慢來(lái)判斷，比較金屬陽(yáng)離子的催化效果要排斥陰離子的干擾；
（2）A儀器名稱(chēng)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)圖象確定生成氧氣的體積；
③根據(jù)v=$\frac{△V}{△t}$比較反應(yīng)速率快慢；
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：（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，硫酸鈉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）A儀器名稱(chēng)是分液漏斗，根據(jù)v=$\frac{△V}{△t}$知，還需要測(cè)定產(chǎn)生40mL氣體所需的時(shí)間，
故答案為：分液漏斗；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}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
②根據(jù)圖象知，第4分鐘時(shí)，隨著時(shí)間的推移，氣體體積不變，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)放出氣體的總體積是60 mL，
故答案為：60；
③根據(jù)v=$\frac{△V}{△t}$知，A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序?yàn)镈＞C＞B＞A，
故答案為：D＞C＞B＞A；
④設(shè)雙氧水的物質(zhì)的量為x，
2H₂O₂$\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) 本題考查實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重于綜合考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析能力，根據(jù)v=$\frac{△V}{△t}$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，題目難度中等．