Question

4．為比較Fe²⁺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．請回答下列問題：

（1）定性分析：如圖甲可通過觀察產生氣泡的快慢定性比較得出結論，有同學提出將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃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，其它可能影響實驗的因素均已忽略．圖中儀器A的名稱為分液漏斗，實驗中需要測量的是產生40mL氣體所需的時間．
（3）某同學要利用乙裝置測定某H₂O₂溶液的物質的量濃度．在錐形瓶中加入0.10mol MnO₂粉末后加入50mL 該H₂O₂溶液，在標準狀況下放出氣體的體積和時間的關系如圖丙所示．
①寫出H₂O₂在MnO₂作用下發生反應的化學方程式2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
②實驗中放出氣體的總體積是60mL；
③A、B、C、D各點反應速率快慢的順序為D＞C＞B＞A；
④計算H₂O₂的初始的物質的量濃度0.11mol/L．（結果保留2位小數）

Answer 1

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；
（2）A儀器名稱是分液漏斗，檢驗裝置氣密性的方法是：關閉分液漏斗的活塞，將注射器活塞向外拉出一段，過一會后看其是否回到原位；該反應是通過反應速率分析的，所以根據v=$\frac{△V}{△t}$分析；
（3）①在二氧化錳催化作用下，雙氧水分解生成氧氣和水；
②根據圖象確定生成氧氣的體積；
③根據v=$\frac{△V}{△t}$比較反應速率快慢；
④根據氧氣的量計算雙氧水的物質的量，再根據C=$\frac{n}{V}$計算物質的量濃度．

解答 解：（1）該反應中產生氣體，可根據生成氣泡的快慢判斷，氯化鐵和硫酸銅中陰陽離子都不同，無法判斷是陰離子起作用還是陽離子起作用，硫酸鈉和硫酸銅陰離子相同，可以消除陰離子不同對實驗的干擾，
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）A儀器名稱是分液漏斗，根據v=$\frac{△V}{△t}$知，還需要測定產生40mL氣體所需的時間，
故答案為：分液漏斗；產生40mL氣體所需的時間；
（3）①在二氧化錳作催化劑條件下，雙氧水分解生成水和氧氣，反應方程式為：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案為：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
②根據圖象知，第4分鐘時，隨著時間的推移，氣體體積不變，所以實驗時放出氣體的總體積是60 mL，
故答案為：60；
③根據v=$\frac{△V}{△t}$知，A、B、C、D各點反應速率快慢的順序為D＞C＞B＞A，
故答案為：D＞C＞B＞A；
④設雙氧水的物質的量為x，
2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
2mol           22.4L
x              0.06L
x=0.0054mol，
所以其物質的量濃度=$\frac{0.0054mol}{0.05L}$=0.11 mol•L^-1，
故答案為：0.11mol/L．

點評 本題考查實驗方案設計，側重于綜合考查學生的實驗設計和分析能力，根據v=$\frac{△V}{△t}$來設計實驗，通過得到氣體的體積和時間的關系確定影響反應速率的因素，題目難度中等．