Question

研究發(fā)現(xiàn)某些金屬離子如Fe³⁺、Cu²⁺等對H₂O₂的分解也具有催化作用，為了比較MnO₂與Fe³⁺和Cu²⁺的催化效果，某同學(xué)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：圖甲可通過觀察

產(chǎn)生氣泡的快慢

，定性比較得出結(jié)論．有同學(xué)提出將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃或者將CuSO₄改為CuCl₂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(zhǔn)，其它可能影響實驗的因素均已忽略．檢查乙裝置氣密性的方法是

關(guān)閉分液漏斗活塞，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(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(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時間的關(guān)系如圖所示．
①寫出H₂O₂在二氧化錳作用下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑

．
②實驗時放出氣體的總體積是

60

mL．反應(yīng)放出氣體所需時間約為

4

min．
③A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序為D＞C＞B＞A．解釋反應(yīng)速率變化的原因：

隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢

．
④計算H₂O₂的初始物質(zhì)的量濃度為

0.11mol?L^-1

mol/L．（請保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）比較反應(yīng)速率的大小可通過生成氣泡的快慢來判斷，比較金屬陽離子的催化效果要排斥陰離子的干擾；
（2）檢驗氣密性可通過關(guān)閉分液漏斗活塞，將注射器活塞向外拉出一段，如活塞回到原位說明氣密性良好，比較化學(xué)反應(yīng)速率大小，可用生成相同體積氣體所需時間，或相同時間內(nèi)生成氣體的體積進(jìn)行判斷；
（3）①H₂O₂在二氧化錳作用下發(fā)生反應(yīng)生成氧氣和水，根據(jù)質(zhì)量守恒定律書寫化學(xué)方程式；
②通過圖象可知當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到4min時，反應(yīng)結(jié)束，生成氣體的體積最大為60ml；
③反應(yīng)過程催化劑沒變，但反應(yīng)物的濃度降低，反應(yīng)速率減小；
④根據(jù)方程式計算生成60ml氧氣所需的過氧化氫的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算濃度．

解答：解：（1）比較反應(yīng)速率的大小可通過生成氣泡的快慢來判斷，比較金屬陽離子的催化效果要排斥陰離子的干擾，故答案為：產(chǎn)生氣泡的快慢；消除陰離子不同對實驗的干擾；
（2）檢驗氣密性可通過關(guān)閉分液漏斗活塞，將注射器活塞向外拉出一段，如活塞回到原位說明氣密性良好，比較化學(xué)反應(yīng)速率大小，可用生成相同體積氣體所需時間，或相同時間內(nèi)生成氣體的體積進(jìn)行判斷，故答案為：關(guān)閉分液漏斗活塞，將注射器活塞向外拉出一段，過一會后看其是否回到原位；產(chǎn)生40mL氣體所需的時間；
（3）①H₂O₂在二氧化錳作用下發(fā)生反應(yīng)生成氧氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，故答案為：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
②當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到4min時，反應(yīng)結(jié)束，生成氣體的體積最大為60ml，故答案為：60mL；4min；
③在加入催化劑的條件下隨著反應(yīng)物濃度的降低，反應(yīng)速率減小，故答案為：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢；
④根據(jù)方程式計算
         2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
         2mol              22.4L
          n（H₂O₂）         0.06L
 n（H₂O₂）=

2mol×0.06L

22.4L

=0.00536mol，所以c（H₂O₂）=

0，00536mol

0.05L

=0.11 mol?L^-1，
故答案為：0.11 mol?L^-1．

點(diǎn)評：本題考查催化劑的對照試驗，題目較為綜合，涉及反應(yīng)速率、氣密性檢查、物質(zhì)的量濃度的計算等問題，題目難度較大，做題時注意把握該實驗的氣密性的檢查問題