Question

8．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計了如圖1甲、乙所示的實驗．請回答相關問題：
（1）定性分析：如圖甲可通過觀察產生氣泡的快慢，定性比較得出結論．有同學提出將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃ 更為合理，其理由是消除陰離子不同對實驗的干擾
（2）定量分析：如圖乙所示，實驗時均以生成40mL氣體為準，其它可能影響實驗的因素均已忽略．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，實驗中需要測量的數據是產生40mL氣體所需的時間．
（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系如圖2所示．
反應放出$\frac{3}{4}$氣體所需時間約為2.5 min．
（4）計算H₂O₂的初始物質的量濃度0.11 mol•L^-1mol/L．（請保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 （1）定性分析可以根據產生氣泡的速率來進行判斷反應的快慢，在探究影響反應速率的快慢的因素時通常采取控制變量法來進行實驗，選擇合適的物質；
（2）儀器A為分液漏斗，檢查該裝置氣密性可以用微熱法；若定量分析反應的快慢可以收集一定體積的氣體，時間短則反應快；
（3）由圖2可知，生成40mL氣體，用時為2.5min；
（4）由圖2可知，生成氧氣在標準狀況下的體積為60mL，物質的量為$\frac{0.06L}{22.4L/mol}$=0.0027mol，再據化學方程式計算過氧化氫的物質的量．

解答 解：（1）至于定性分析可以根據產生氣泡的速率來進行判斷反應的快慢；為比較Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，要保持其它條件相同，而FeCl₃溶液中還有氯離子，CuSO₄中含有銅離子，因此氯離子可能也會影響反應速率，產生干擾，所以可將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃，
故答案為：產生氣泡的快慢；消除陰離子不同對實驗的干擾；
（2）儀器A為分液漏斗，檢查該裝置氣密性的方法是：關閉分液漏斗的活塞，用手捂住錐形瓶，注射器中活塞向右移動，放開手，活塞恢復到原來位置，說明氣密性好；若定量分析反應的快慢可以測定收集40mL的氣體所需的時間，時間短則反應快，
故答案為：分液漏斗；關閉分液漏斗的活塞，將注射器活塞向外拉出一段，過一會后看其是否回到原位；收集40mL氣體所需的時間；
（3）由圖2可知，生成40mL氣體，用時為2.5min，故答案為：2.5；
（4）由圖可知，生成氧氣在標準狀況下的體積為60mL，物質的量為$\frac{0.06L}{22.4L/mol}$=0.0027mol，則過氧化氫的物質的量為2×0.0027mol=0.0054mol，c（H₂O₂）=$\frac{0.0054mol}{0.05L}$=0.11mol/L，
故答案為：0.11mol/L．

點評 本題從定性和定量的角度考查催化劑對化學反應速率的影響以及過氧化氫分解反應方程式和化學反應速率的計算，題目難度中等．