Question

為比較Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，某化學研究小組的同學分別設(shè)計了如圖甲、乙所示的實驗．請回答相關(guān)問題．

（1）定性分析：如圖甲可通過觀察

 

，定性比較得出結(jié)論．有同學提出將FeCl₃改為0.05mol/L Fe₂（SO₄）₃更為合理，其理由是

 

．
（2）定量分析：如圖乙所示，實驗時均生成40mL氣體，其它可能影響實驗的因素均已忽略．實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是

 

．
（3）加入0.10mol MnO₂粉末于50mL H₂O₂溶液中，在標準狀況下放出氣體的體積和時間的關(guān)系如圖丙所示．
①寫出H₂O₂在二氧化錳作用下發(fā)生反應(yīng)的化學方程式

 

．
②實驗時放出氣體的總體積是

 

mL．
③A、B、C、D各點反應(yīng)速率快慢的順序為：

 

＞

 

＞

 

＞

 

．
解釋反應(yīng)速率變化的原因

 

．
④H₂O₂的初始物質(zhì)的量濃度是

 

 （請保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

考點：濃度、溫度、催化劑對化學反應(yīng)速率的影響

專題：化學反應(yīng)速率專題

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)生成氣體的快慢分析；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使陽離子相同，更為合理；
（2）根據(jù)乙圖裝置來選擇氣密性的檢查方法；該反應(yīng)是通過反應(yīng)速率分析的，所以根據(jù)v=

△c

△t

來判斷；
（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；物質(zhì)的濃度與反應(yīng)速率成正比；
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，而且反應(yīng)放熱，所以可根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢或反應(yīng)完成的先后或試管壁的冷熱程度來判斷；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，這樣可以消除陰離子不同對實驗的干擾，更為合理，
故答案為：反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢；消除陰離子不同對實驗的干擾；
（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，一段時間后松開活塞，觀察活塞是否回到原位；反應(yīng)是通過反應(yīng)速率分析的，根據(jù)v=

△c

△t

，所以實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是時間（或收集一定體積的氣體所需要的時間），故答案為：產(chǎn)生40mL氣體所需的時間；
（3）①雙氧水在二氧化錳作用下生成水和氧氣，所以反應(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，所以實驗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各點反應(yīng)速率快慢的順序為D＞C＞B＞A，原因：反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度成正比，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物濃度逐漸降低，反應(yīng)速率逐漸減小，
故答案為：D；C；B；A；隨著反應(yīng)的進行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢；
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=

2mol×0.06L

22.4L

=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：0.11 mol?L^-1．

點評：本題考查實驗方案設(shè)計，根據(jù)v=

△V

△t

來設(shè)計實驗，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．