Question

【題目】現(xiàn)有甲、乙兩個化學小組利用兩套相同裝置，通過測定產(chǎn)生相同體積氣體所用時 間長短來探究影響 H2O2 分解速率的因素(僅一個條件改變)。甲小組有如下實驗設(shè)計方 案。

實驗編號	溫度	催化劑	濃度
甲組實驗Ⅰ	25 ℃	三氧化二鐵	10 mL 5% H2O2
甲組實驗Ⅱ	25 ℃	二氧化錳	10 mL 5% H2O2

甲、乙兩小組得出如下圖數(shù)據(jù)。

(1)甲小組實驗得出的結(jié)論是_____。

(2) 由乙組研究的酸、堿對 H2O2 分解影響因素的數(shù)據(jù)分析，相同條件下 H2O2 在______(填“酸”或“堿”)性環(huán)境下放出氣體速率較快；由此，乙組提出可以用BaO2 固體與硫酸溶液反應制 H2O2，其反應的離子方程式為___________________________；支持這一方案的理由是_____。

(3)已知過氧化氫是一種極弱的二元酸：H2O2H+＋HO2- (Ka1＝2.4×10-12)。當稀 H2O2溶液在堿性環(huán)境下分解時會發(fā)生反應 H2O2＋OH-HO2-+H2O，該反應中，正反應速率為 v 正＝k正·c(H2O2)·c(OH-)，逆反應速率為 v 逆＝k 逆·c(H2O)·c(HO2- )，其中 k 正、k 逆為速率常數(shù)，則 k 正與 k 逆的比值為_________________________________________(保留 3 位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】H2O2 分解時，MnO2 比 Fe2O3 催化效率更高 堿 BaO2＋2H＋SO42-===BaSO4＋H2O2 BaSO4 的生成使平衡右移，有利于 H2O2 的生成，酸性環(huán)境有利于 H2O2 的存在 1.33×104

【解析】

(1)在體積-時間圖中，斜率即可代表化學反應速率，甲組實驗Ⅰ、II催化劑不同；

(2)由乙組研究的酸、堿對H2O2分解影響因素的數(shù)據(jù)分析可知堿性越強，放出氣體的速率越快；根據(jù)BaO2固體與硫酸溶液反應制H2O2和硫酸鋇進行解答；

(3)根據(jù)Ka1、Kw、以及V正、v逆公式進行計算。

（1）由圖象可知在體積-時間圖，斜率即可代表化學反應速率，由甲組實驗兩條曲線可知，甲組實驗Ⅱ斜率大，因此分解速率越快，說明H2O2分解時，MnO2比Fe2O3催化效率更高；

（2）由乙組研究的酸、堿對H2O2分解影響因素的數(shù)據(jù)分析可知堿性越強，放出氣體的速率越快，由題意知BaO2固體與H2SO4溶液反應制H2O2的反應物為BaO2和H2SO4，產(chǎn)物為H2O2，根據(jù)原子守恒可知另一種產(chǎn)物為硫酸鋇，即：BaO2+H2SO4=H2O2+BaSO4，離子方程式為：BaO2+2H++SO42-═BaSO4+H2O2，由圖可知酸性條件下，H2O2分解的速率慢，相同條件下H2O2在堿性條件下反應速率快，可能BaSO4的生成有利于平衡右移即有利于H2O2的生成，或酸性環(huán)境有利于H2O2的存在；

（3）水的物質(zhì)的量濃度為55.6 mol/L，===≈1.33×104。