Question

研究发现某些金属离子如Fe³⁺、Cu²⁺等对H₂O₂的分解也具有催化作用，为了比较MnO₂与Fe³⁺和Cu²⁺的催化效果，某同学设计了如图甲、乙所示的实验．请回答相关问题：
（1）定性分析：图甲可通过观察

产生气泡的快慢

，定性比较得出结论．有同学提出将FeCl₃改为Fe₂（SO₄）₃或者将CuSO₄改为CuCl₂更为合理，其理由是

消除阴离子不同对实验的干扰

．
（2）定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略．检查乙装置气密性的方法是

关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞向外拉出一段，过一会后看其是否回到原位

，实验中需要测量的数据是

产生40mL气体所需的时间

．
（3）加入0.10mol MnO₂粉末于50mL H₂O₂溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示．
①写出H₂O₂在二氧化锰作用下发生反应的化学方程式

2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑

．
②实验时放出气体的总体积是

60

mL．反应放出气体所需时间约为

4

min．
③A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D＞C＞B＞A．解释反应速率变化的原因：

随着反应的进行，浓度减小，反应速率减慢

．
④计算H₂O₂的初始物质的量浓度为

0.11mol?L^-1

mol/L．（请保留两位有效数字）

Answer 1

分析：（1）比较反应速率的大小可通过生成气泡的快慢来判断，比较金属阳离子的催化效果要排斥阴离子的干扰；
（2）检验气密性可通过关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞向外拉出一段，如活塞回到原位说明气密性良好，比较化学反应速率大小，可用生成相同体积气体所需时间，或相同时间内生成气体的体积进行判断；
（3）①H₂O₂在二氧化锰作用下发生反应生成氧气和水，根据质量守恒定律书写化学方程式；
②通过图象可知当反应进行到4min时，反应结束，生成气体的体积最大为60ml；
③反应过程催化剂没变，但反应物的浓度降低，反应速率减小；
④根据方程式计算生成60ml氧气所需的过氧化氢的物质的量，进而计算浓度．

解答：解：（1）比较反应速率的大小可通过生成气泡的快慢来判断，比较金属阳离子的催化效果要排斥阴离子的干扰，故答案为：产生气泡的快慢；消除阴离子不同对实验的干扰；
（2）检验气密性可通过关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞向外拉出一段，如活塞回到原位说明气密性良好，比较化学反应速率大小，可用生成相同体积气体所需时间，或相同时间内生成气体的体积进行判断，故答案为：关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞向外拉出一段，过一会后看其是否回到原位；产生40mL气体所需的时间；
（3）①H₂O₂在二氧化锰作用下发生反应生成氧气和水，反应的化学方程式为2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，故答案为：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
②当反应进行到4min时，反应结束，生成气体的体积最大为60ml，故答案为：60mL；4min；
③在加入催化剂的条件下随着反应物浓度的降低，反应速率减小，故答案为：随着反应的进行，浓度减小，反应速率减慢；
④根据方程式计算
         2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+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，
故答案为：0.11 mol?L^-1．

点评：本题考查催化剂的对照试验，题目较为综合，涉及反应速率、气密性检查、物质的量浓度的计算等问题，题目难度较大，做题时注意把握该实验的气密性的检查问题