Question

16．催化劑在生產(chǎn)和科技領(lǐng)域起到重大作用．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：圖甲中可通過觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，定性比較得出結(jié)論．同學X觀察甲中兩支試管產(chǎn)生氣泡的快慢，由此得出Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，其結(jié)論不合理（填“合理”或“不合理”），理由是陰離子種類不同
（2）定量分析：如圖乙所示，實驗時均以生成40mL氣體為準，其他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)是產(chǎn)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(guān)系如圖丙所示．
①實驗時放出氣體的總體積是60mL．
②放出 $\frac{1}{3}$ 氣體所需時間為1min．
③A、B、C、D各點反應(yīng)速率快慢的順序為D＞C＞B＞A．
④解釋③中反應(yīng)速率變化的原因：隨著反應(yīng)的進行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢．

Answer 1

分析 （1）比較金屬陽離子的催化效果要排斥陰離子的干擾；
（2）收集的氣體的體積相同，若比較反應(yīng)速率快慢，需要知道生成40mL氣體所需的時間；
（3）①根據(jù)圖象確定生成氧氣的體積；
②根據(jù)圖象確定反應(yīng)需要的時間；
③單位時間內(nèi)產(chǎn)生氧氣體積的多少就能代表反應(yīng)速率的大��；
④物質(zhì)的濃度與反應(yīng)速率成正比，濃度減小，反應(yīng)速率減�。�

解答 解：（1）如圖甲可通過觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，定性比較得出催化劑的催化效果，產(chǎn)生氣泡快的催化效果好，但只能比較氯化鐵和硫酸銅的催化效果，因二者所含的陰離子不同，要證明Fe³⁺比Cu²⁺對H₂O₂分解催化效果好，還要使選擇的試劑中陰離子種類相同，所以得出Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，是不合理的，
故答案為：不合理； 陰離子種類不同；
（2）如果比較反應(yīng)速率快慢，則實驗中需要測量的數(shù)據(jù)為：產(chǎn)生40mL氣體所需的時間，反應(yīng)時間越短，則反應(yīng)速率越快，
故答案為：產(chǎn)生40mL氣體所需的時間；
（3）①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；   
②放出 $\frac{1}{3}$氣體體積是60 mL×$\frac{1}{2}$=20mL，根據(jù)圖象知，需要的時間是1min，故答案為：1；
③單位時間內(nèi)產(chǎn)生氧氣體積的多少就能代表反應(yīng)速率的大小，根據(jù)圖象結(jié)合v=$\frac{V（{O}_{2}）}{t}$可知，A、B、C、D各點反應(yīng)速率快慢的順序為：D＞C＞B＞A，說明隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)速率逐漸降低，
故答案為：D；C；B；A；
④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：隨著反應(yīng)的進行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢．

點評 本題考查探究催化劑、濃度等對反應(yīng)速率的影響的實驗方案設(shè)計，試題靈活，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$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，題目難度中等．