Question

催化劑在生產和科技領域起到重大作用。為比較Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，某化學研究小組的同學分別設計了如圖甲、乙所示的實驗。請回答相關問題：

（1）定性分析：如圖甲可通過觀察                             ，定性比較得出結論。同學X觀察甲中兩支試管產生氣泡的快慢，由此得出Fe^3＋和Cu^2＋對H₂O₂分解的催化效果，其結論________(填“合理”或“不合理”)，理由是____________________________。

（2）定量分析：如圖乙所示，實驗時均以生成40 mL氣體為準，其它可能影響實驗的因素均已忽略。實驗中需要測量的數據是   　　        。

（3）加入0.10 mol MnO₂粉末于50 mL H₂O₂溶液中，在標準狀況下放出氣體的體積和時間的關系如右圖所示。

①實驗時放出氣體的總體積是           mL。

②放出1／3氣體所需時間為           min。

③計算H₂O₂的初始物質的量濃度_____________。 （請保留兩位有效數字）

④A、B、C、D各點反應速率快慢的順序為_____＞____＞____＞____。

⑤ 解釋④反應速率變化的原因  ___                         _____。

 

Answer 1

【答案】

（共14分）

（1）產生氣泡的快慢（2分）， 不合理（2分）　  陰離子種類不同（2分）

（2）產生40mL氣體所需的時間（1分）

①60 mL （1分）；  ②1 min （1分） ；③ 0.11 mol·L^－1（2分）；

④D>C>B>A （1分）； ⑤隨著反應的進行，濃度減小，反應速率減慢 （2分）

【解析】

試題分析：：（1）比較反應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，比較化學反應速率大小，可用生成相同體積氣體所需時間，或相同時間內生成氣體的體積進行判斷，故答案為：關閉分液漏斗活塞，將注射器活塞向外拉出一段，過一會后看其是否回到原位；產生40mL氣體所需的時間；

（3）①H₂O₂在二氧化錳作用下發生反應生成氧氣和水，反應的化學方程式為2H₂O₂2H₂O+O₂↑，故答案為：2H₂O₂2H₂O+O₂↑；

②當反應進行到4min時，反應結束，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物濃度的降低，反應速率減小，故答案為：隨著反應的進行，濃度減小，反應速率減慢；

④根據方程式計算

2H₂O₂2H₂O+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。

考點：催化劑的作用

點評：本題考查催化劑的對照試驗，題目較為綜合，涉及反應速率、氣密性檢查、物質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。