Question

【題目】回歸、改進(jìn)、拓展教材實(shí)驗(yàn)，是高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)考查的常見(jiàn)形式。

I．甲組同學(xué)在進(jìn)行《必修二》實(shí)驗(yàn)2-5“Fe3+離子在H2O2溶液分解實(shí)驗(yàn)中的催化作用”時(shí)，進(jìn)行了以下探究�；�于目前學(xué)過(guò)的元素周期表的相關(guān)知識(shí)，該小組推測(cè)了同為第四周期第VIII族的Fe、Co、Ni可能有相似的催化機(jī)理。

【查閱資料】：鈷及其化合物廣泛應(yīng)用于磁性材料、電池材料及超硬材料等領(lǐng)域。其中CoxNi(1-x)Fe2O4（其中Co、Ni均為+2價(jià)）也可用作H2O2分解的催化劑，具有較高的活性。

（1）寫出H2O2溶液在Fe3+催化下分解的化學(xué)方程式__________________________________。

（2）①該催化劑中鐵元素的化合價(jià)為 。

②下圖表示兩種不同方法制得的催化劑CoxNi(1-x)Fe2O4在10℃時(shí)催化分解6%的H2O2溶液的相對(duì)初始速率隨x變化曲線。由圖中信息可知： 法制取得到的催化劑活性更高，由此推測(cè)Co2+、Ni2+兩種離子中催化效果更好的是 。

II．乙組同學(xué)在進(jìn)行《選修四》實(shí)驗(yàn)2-2“草酸溶液濃度對(duì)酸性高錳酸鉀溶液褪色時(shí)間的影響”時(shí)，發(fā)現(xiàn)溶液褪色總是先慢后快，該小組設(shè)計(jì)了如下過(guò)程探究其原因：

【查閱資料】KMnO4溶液氧化H2C2O4的反應(yīng)歷程為（流程中“III”等為Mn的價(jià)態(tài)）：

【提出假設(shè)】假設(shè)1：該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

假設(shè)2：反應(yīng)生成的Mn2+ 對(duì)該反應(yīng)有催化作用

假設(shè)3：K+ 對(duì)該反應(yīng)有催化作用

【設(shè)計(jì)、完成實(shí)驗(yàn)】

（3）稱取 g草酸晶體(H2C2O4·2H2O)，配制500 mL 0.10 mol/L H2C2O4溶液。在上述過(guò)程中必須用到的2種定量?jī)x器是托盤天平和

（4）完成探究，記錄數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	燒杯中所加試劑及用量(mL)				控制條件	溶液褪色時(shí)間(s)
	0.10 mol/L H2C2O4溶液	等濃度 KMnO4溶液	H2O	0.50 mol/L 稀硫酸
1	30	20	30	20		18
2	30	20	30	20	水浴控制溫度65 ℃	15
3	30	20	30	20	加入少量MnSO4固體	3.6
4	30	20	x	20	加入5 mL 0.10 mol/L K2SO4溶液	18

仔細(xì)閱讀分析表中數(shù)據(jù)，回答問(wèn)題：

x = mL，假設(shè)__________成立（填“1” 、“2”或“3”）

Answer 1

【答案】（1）2H2O2 2H2O + O2↑

（2）①+3價(jià) ② 微波加熱 Co2+ （3）6.3 g 500 mL 容量瓶 （4）25 2

【解析】

試題分析：（1）H2O2溶液在Fe3+催化下分解生成水和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2O2 2H2O + O2↑。

（2）①根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算Fe的化合價(jià)，CoxNi(1-x)Fe2O4中Co、Ni均為+2，O為-2價(jià)，則Fe的化合價(jià)為4×2-(2x+2-2x)÷2=+3；

②過(guò)氧化氫的分解速率越大，催化劑活性越高，根據(jù)圖象可知，x相同時(shí)，微波水熱法初始速度大于常規(guī)水熱法，所以微波水熱法制得催化劑的活性更高；由圖可知，隨x值越大，過(guò)氧化氫的分解速率越大，而x增大，Co2+的比例增大，所以Co2+的催化活性更高。

（3）（1）n(H2C2O4)= 0.5L ×0.10mol/L=0.05mol,所以m(H2C2O4·2H2O)= 0.05mol×126g/mol=6.3g，因此要稱取6.3g草酸晶體（H2C2O4·2H2O），來(lái)配制500mL 0.10mol/L H2C2O4溶液；因?yàn)橐�稱量6.3g固體物質(zhì)，要配制500mL溶液，所以在上述過(guò)程中必須用到的2種定量?jī)x器是托盤天平和500ml容量瓶。

（4）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知：4與3不同之處就是4中含有一定量的K2SO4溶液，其它都應(yīng)該相同，忽略溶液的體積變化，則x應(yīng)該是加入25ml的水；根據(jù)1、2可知溫度對(duì)溶液的褪色時(shí)間影響并不大，說(shuō)明假設(shè)1不成立；根據(jù)1、3可知當(dāng)溶液中含有少量的Mn2＋時(shí)反應(yīng)速率大大加快，說(shuō)明Mn2＋對(duì)該反應(yīng)影響大，是反應(yīng)的催化劑，假設(shè)2成立；根據(jù)1、4比較可知K+對(duì)該反應(yīng)無(wú)影響，假設(shè)3錯(cuò)誤。