Question

【題目】H2O2是常用的漂白劑和氧化劑，在環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥、化學(xué)合成等方面有重要的作用．

Ⅰ. 為探究影響H2O2分解速率的因素，某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)1：在相同的條件下，向一支試管中加入2mL5%H2O2和amLH2O，向另一支試管中加入2mL5%H2O2和1mLFeCl3溶液，觀察并比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)2：將質(zhì)量相同但狀態(tài)不同的MnO2分別加入盛有15mL5%的H2O2溶液的大試管中，并用帶火星的木條測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

MnO2	觸摸試管情況	觀察結(jié)果	反應(yīng)完成所需的時(shí)間
粉末狀	很燙	劇烈反應(yīng)，帶火星的木條復(fù)燃	3.5min
塊狀	微熱	反應(yīng)較慢，火星紅亮但木條未復(fù)燃	30min

回答下列問題：

（1）H2O2的分解反應(yīng)是____反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。

（2）實(shí)驗(yàn)2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，催化劑的催化效果與____有關(guān)。

（3）實(shí)驗(yàn)1的目的是____，a=____。Fe3＋ 可以作為H2O2分解化的催化劑，可能的催化過程如下。請寫出ii。i．2Fe3＋ +H2O2=2Fe2＋ +O2+ 2H＋ii．____。

Ⅱ. 在一定溫度下，10 mL 0.40mol/LH2O2溶液發(fā)生催化分解。某實(shí)驗(yàn)小組在不同時(shí)刻測得生成O2的體積（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）如下表（溶液體積變化忽略不計(jì)）。

t /min	0	2	4	6	8	10
V（O2）/mL	0.0	9.9	17.2	22.4	26.5	29.9

（1）0~6 min中該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(H2O2)約為____。（保留兩位有效數(shù)字）

（2）反應(yīng)到6 min時(shí)，H2O2分解率為____。

Answer 1

【答案】放熱 催化劑接觸面積 研究FeCl3對H2O2分解反應(yīng)速率的影響 a=1 H2O2 + 2Fe2+ + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O 3.3×10－2 molL－1min－1或0.033 molL－1min－1 50%

【解析】

Ⅰ（1）由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析反應(yīng)放熱還是吸熱；

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析催化劑的表面積對反應(yīng)速率的影響；

（3）對比實(shí)驗(yàn)中所用到的試劑判斷實(shí)驗(yàn)?zāi)康�；依�?jù)催化劑的特點(diǎn)分析解答；

Ⅱ（1）根據(jù)反應(yīng)速率V=△c÷△t計(jì)算；

（2）依據(jù)轉(zhuǎn)化率的含義計(jì)算。

Ⅰ（1）根據(jù)觸摸試管的感覺可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

（2）實(shí)驗(yàn)2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明二氧化錳為粉末狀時(shí)反應(yīng)快，則這說明催化劑的催化效果與催化劑接觸面積有關(guān)。

（3）一支試管中加入2mL5%H2O2和amLH2O，另一支試管中加入2mL5%H2O2和1mLFeCl3溶液，可以得出反應(yīng)物雙氧水的濃度一致，唯一的變量是另一支試管中加了1mLFeCl3溶液，判斷出加FeCl3溶液的目的是研究FeCl3對H2O2分解反應(yīng)速率的影響，為了讓兩支試管中H2O2的濃度相等，水的體積應(yīng)該是1mL，即a＝1；由于催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)是不變的，則根據(jù)2Fe3＋+H2O2＝2Fe2＋+O2+2H＋可知第二步反應(yīng)是H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O；

Ⅱ（1）0～6 min中生成氧氣是22.4mL，物質(zhì)的量是0.001mol，則消耗雙氧水是0.002mol，濃度是0.2mol/L，所以該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(H2O2)＝0.2mol/L÷6min＝0.033 molL－1min－1。

（2）反應(yīng)到6 min時(shí)消耗雙氧水的濃度是0.2mol/L，則H2O2分解率為0.2/0.4×100%＝50%。