Question

13．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，按圖連接好裝置，從A中加入20.0ml0.5mol/LH₂SO₄．記錄注射器活塞的位置和相應(yīng)的時間．記錄數(shù)據(jù)如表

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）儀器A的名稱是分液漏斗．
（3）0-t時間段與t-2t時間段，化學(xué)反應(yīng)速率最快的是t-2t，原因是鎂與硫酸反應(yīng)放熱，溫度升高，反應(yīng)速率加快．
（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，完成表的實驗設(shè)計：

實驗序號	雙氧水體積/mL	蒸餾水體積/mL	添加的物質(zhì)
1	10	0	4mLFeCl3
2	10	2	2mLCuCl2

①寫出本實驗H₂O₂分解反應(yīng)方程式并標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：．
②上表中需要添加的物質(zhì)是4mlFeCl₃溶液．
③本實驗需要測定的數(shù)據(jù)是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）為確定MnO₂催化雙氧水分解的最佳條件，用該實驗裝置進行實驗，反應(yīng)物用量和反應(yīng)停止的時間數(shù)據(jù)如表．

	0.1g	0.3g	0.8g
10mL1.5%	223s	67s	36s
10mL3.0%	308s	109s	98s
10mL4.5%	395s	149s	116s

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用量的增加而加快（填“加快”、“減慢”或“不變”）．
②從實驗效果和“綠色化學(xué)”的角度考慮，雙氧水的濃度相同時，加入0.3 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，你認為是否正確？不正確（填“正確”或“不正確”），理由是H₂O₂的濃度擴大二倍（從1.5%-→3.0%），但反應(yīng)所需時間比其二倍小的多．（提示：H₂O₂溶液的密度可認為近似相等．）

Answer 1

分析 （1）裝置氣密性檢驗的原理是：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)壓強時產(chǎn)生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；（2）根據(jù)實驗室常見儀器特征及名稱判斷；
（3）活塞的位置為生成氣體的體積，根據(jù)相同時間生成氣體的體積判斷反應(yīng)速率快慢；反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速率越快；
（4）①雙氧水在氯化鐵作催化劑分解生成水和氧氣，據(jù)此寫出H₂O₂分解反應(yīng)方程式并根據(jù)化合價變化標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目；
②在相同的條件下利用一個變量來比較，現(xiàn)催化劑不同，需反應(yīng)的體積相同；
③通過相同時間生成氣體的體積大小或生成相同體積的氣體所需時間大小判斷；
（5）①根據(jù)表中雙氧水的量相同條件下，加入二氧化錳的質(zhì)量多少對反應(yīng)速率的快慢進行判斷；
②結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析，雙氧水的濃度相同時，加入的最佳的二氧化錳的量；
③根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析相同體積時3.0%的雙氧水中與1.5%的雙氧水，得出雙氧水的濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系．

解答 解：（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)壓強時產(chǎn)生的現(xiàn)象判斷裝置氣密性，所以檢驗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)實驗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，是因為鎂與硫酸反應(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雙氧水分解的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，反應(yīng)中雙氧水既是氧化劑也是還原劑，雙氧水中氧元素化合價為-1價，變成氧氣失去2個電子，生成水得到2個電子，用雙線橋標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為：，
故答案為：；
②，則該實驗的目的為探究催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個變量來比較，實驗1和2需體積相同，所以需4mLFeCl₃，
故答案為：4；
③探究Fe³⁺、Cu²⁺對雙氧水分解速率的影響，通過過氧化氫分解生成的氧氣的量判斷，可收集相同體積的氧氣所需時間（或相同時間產(chǎn)生氧氣的體積）測定，
故答案為：收集相同體積的氧氣所需時間（或相同時間產(chǎn)生氧氣的體積）；
（5）①由表中數(shù)據(jù)可知，雙氧水的量相同，加入的二氧化錳質(zhì)量越多，反應(yīng)所需的時間越短，說明反應(yīng)速率越快，
故答案為：加快；
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在雙氧水的濃度相同時，加入0.3g二氧化錳與加入0.1g二氧化錳對化學(xué)反應(yīng)速率影響相差較大，加入0.3g二氧化錳與加入0.5g二氧化錳對反應(yīng)速率的影響相差不是很大，所以加入二氧化錳的最佳量為0.3g，
故答案為：0.3；
③從表中數(shù)據(jù)可知，相同體積3.0%的雙氧水中的溶質(zhì)含量是1.5%的雙氧水中溶質(zhì)含量的二倍，但反應(yīng)的時間卻比其反應(yīng)時間的二倍小得多，由反應(yīng)速率計算公式（v=$\frac{△c}{△t}$）可得出，此實驗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的濃度擴大二倍（從1.5%-→3.0%），但反應(yīng)所需時間比其二倍小的多．

點評 本題考查了探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，題目難度中等，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及對所學(xué)知識的靈活應(yīng)用能力，明確實驗?zāi)康臑榻獯痍P(guān)鍵，注意掌握溫度、濃度、催化劑等因素對反應(yīng)速率的影響．