Question

【題目】用如圖所示的裝置來測定鎂與硫酸反應(yīng)的速率，在錐形瓶中加入0.7克鎂帶，按右圖連接好裝置，從A中加入20.0mL 0.5mol/LH2SO4。記錄注射器活塞的位置和相應(yīng)的時間。記錄數(shù)據(jù)如下：

時間/s	0	t	2t	......
活塞的位置/mL	17.3	25.6	36.6	......

（1）檢查該裝置氣密性的方法是 ___________________。

（2）儀器A的名稱是__________________________。

（3）0-t時間段與t-2t時間段，化學(xué)反應(yīng)速率最快的是_______，原因是______________。

（4）用上述裝置探究Fe3+、Cu2+對雙氧水分解速率的影響，所用試劑：5%H2O2、0.1mol/LFeCl3、0.2mol/LCuCl2，完成下表的實(shí)驗(yàn)設(shè)計：

①上表中需要添加的物質(zhì)是_________mL FeCl3溶液。

②本實(shí)驗(yàn)需要測定的數(shù)據(jù)是____________________________。

（5）為確定MnO2催化雙氧水分解的最佳條件，用該實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)物用量和反應(yīng)停止的時間數(shù)據(jù)如下表。

分析表中數(shù)據(jù)回答下列問題：

①相同濃度的過氧化氫的分解速率隨著MnO2用量的增加而_______(填“加快”、“減慢”或“不變”)。

②從實(shí)驗(yàn)效果和“綠色化學(xué)”的角度考慮，雙氧水的濃度相同時，加入__________ g的MnO2為較佳選擇。

③該小組的某同學(xué)分析上述數(shù)據(jù)后認(rèn)為：“當(dāng)用相同質(zhì)量的MnO2時，雙氧水的濃度越小，所需要的時間就越少，亦即其反應(yīng)速率越快”的結(jié)論，你認(rèn)為是否正確？______(填“正確”或“不正確”)，理由是_____________。(提示：H2O2溶液的密度可認(rèn)為近似相等。)

（6）50mL0.50 mol·L-1的鹽酸與50mL0.55 mol·L-1的NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。

請回答下列問題：從實(shí)驗(yàn)裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃儀器是____________________，燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是____________________________________。大燒杯上如不蓋硬紙板，則求得的中和熱數(shù)值____________(填“偏大” “偏小”或“無影響”)。

（7）假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1g·cm－3，又知中和反應(yīng)后生成溶液的比熱容c＝4.18J·g－1·℃－1。為了計算中和熱，某學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)序號	起始溫度t1/℃		終止溫度t2/℃
	鹽酸	氫氧化鈉溶液	混合溶液
1	20.0	20.2	23.2
2	20.2	20.4	23.4
3	20.3	20.5	25.6

依據(jù)該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算，該實(shí)驗(yàn)測得的中和熱ΔH＝__________(結(jié)果保留一位小數(shù))。

Answer 1

【答案】將裝置安裝好后，關(guān)閉分液漏斗活塞，將注射器活塞拉出一定距離，然后松開活塞，若活塞回到原位則氣密性良好；或先將活塞位置固定好，然后從分液漏斗中加水，若水不能順利流下，則裝置氣密性好（其他合理方案也可）分液漏斗t-2t鎂與硫酸反應(yīng)放熱，溫度升高，反應(yīng)速率加快4收集相同體積的氧氣所需時間(或相同時間產(chǎn)生氧氣的體積)加快0.3不正確H2O2的濃度擴(kuò)大2倍(從1.5%-3.0%)，但反應(yīng)所需時間比其2倍小得多環(huán)形玻璃攪拌減少熱量損失偏小-53.8kJ/ mol

【解析】

(1)通過氣體發(fā)生器與液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時產(chǎn)生的現(xiàn)象判斷裝置氣密性，所以檢驗(yàn)該套裝置的氣密性的方法為：將裝置安裝好后，關(guān)閉分液漏斗活塞，將注射器活塞拉出一定距離，然后松開活塞，若活塞回到原位則氣密性良好；或先將活塞位置固定好，然后從分液漏斗中加水，若水不能順利流下，則裝置氣密性好，故答案為：將裝置安裝好后，關(guān)閉分液漏斗活塞，將注射器活塞拉出一定距離，然后松開活塞，若活塞回到原位則氣密性良好；或先將活塞位置固定好，然后從分液漏斗中加水，若水不能順利流下，則裝置氣密性好；

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室常見儀器名稱判斷，盛裝雙氧水的化學(xué)儀器A具有活塞裝置的漏斗，名稱是分液漏斗，故答案為：分液漏斗；

(3)0-ts，生成氣體25.6-17.3=8.3mL，t-2t，生成氣體36.6-25.6=11mL，相同時間生成氣體的體積t-2t 多，所以t-2t 快，是因?yàn)殒V與硫酸反應(yīng)放熱，溫度升高，反應(yīng)速率加快，故答案為：t-2t；鎂與硫酸反應(yīng)放熱，溫度升高，反應(yīng)速率加快；

(4)①該實(shí)驗(yàn)的目的為探究催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個變量來比較，實(shí)驗(yàn)1和2需體積相同，所以需4mLFeCl3，故答案為：4；

②探究Fe3+、Cu2+對雙氧水分解速率的影響，可以通過過氧化氫分解生成的氧氣的量判斷，可收集相同體積的氧氣所需時間(或相同時間產(chǎn)生氧氣的體積)測定，故答案為：收集相同體積的氧氣所需時間(或相同時間產(chǎn)生氧氣的體積)；

(5)①由表中數(shù)據(jù)可知，雙氧水的量相同，加入的二氧化錳質(zhì)量越多，反應(yīng)所需的時間越短，說明反應(yīng)速率越快，故答案為：加快；

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在雙氧水的濃度相同時，加入0.3g二氧化錳與加入0.1g二氧化錳對化學(xué)反應(yīng)速率影響相差較大，加入0.3g二氧化錳與加入0.5g二氧化錳對反應(yīng)速率的影響相差不是很大，所以加入二氧化錳的最佳量為0.3g，故答案為：0.3；

③從表中數(shù)據(jù)可知，相同體積3.0%的雙氧水中的溶質(zhì)含量是1.5%的雙氧水中溶質(zhì)含量的二倍，但反應(yīng)的時間卻比其反應(yīng)時間的二倍小得多，由反應(yīng)速率計算公式(v=)可得出，此實(shí)驗(yàn)條件下雙氧水的濃度越大分解速率越快，故答案為：不正確；H2O2的濃度擴(kuò)大二倍(從1.5%-→3.0%)，但反應(yīng)所需時間比其二倍小的多；

(6)該實(shí)驗(yàn)中還缺少環(huán)形玻璃攪拌棒，攪拌混合溶液使溶液混合均勻；泡沫有保溫性能，所以其作用是保溫隔熱，防止熱量散失；大燒杯上如不蓋硬紙板，會導(dǎo)致部分熱量散失，導(dǎo)致測定結(jié)果偏小，故答案為：環(huán)形玻璃攪拌棒；保溫隔熱，減少熱量散失；偏��；

(7)第1次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.1℃，反應(yīng)后溫度為：23.2℃，反應(yīng)前后溫度差為：3.1℃；第2次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.3℃，反應(yīng)后溫度為：23.4℃，反應(yīng)前后溫度差為：3.1℃；第3次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.4℃，反應(yīng)后溫度為：25.6℃，反應(yīng)前后溫度差為：5.2℃，與前2次相差較大，不符合要求，刪除；50mL的0.50mol/L鹽酸與50mL的0.55mol/L氫氧化鈉溶液的質(zhì)量和為m=100mL×1g/cm3=100g，c=4.18J/(g℃)，代入公式Q=cm△T得生成0.025mol的水放出熱量Q=4.18J/(g℃)×100g×=1.2958kJ，即生成0.025mol的水放出熱量為：1.2958kJ，所以生成1mol的水放出熱量為1.2958kJ×=51.8kJ，即該實(shí)驗(yàn)測得的中和熱△H=-51.8kJ/mol，故答案為：-51.8kJmol-1。