Question

4．为比较Fe²⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验．请回答下列问题：

（1）定性分析：如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．图中仪器A的名称为分液漏斗，实验中需要测量的是产生40mL气体所需的时间．
（3）某同学要利用乙装置测定某H₂O₂溶液的物质的量浓度．在锥形瓶中加入0.10mol MnO₂粉末后加入50mL 该H₂O₂溶液，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图丙所示．
①写出H₂O₂在MnO₂作用下发生反应的化学方程式2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
②实验中放出气体的总体积是60mL；
③A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D＞C＞B＞A；
④计算H₂O₂的初始的物质的量浓度0.11mol/L．（结果保留2位小数）

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）A仪器名称是分液漏斗，检验装置气密性的方法是：关闭分液漏斗的活塞，将注射器活塞向外拉出一段，过一会后看其是否回到原位；该反应是通过反应速率分析的，所以根据v=$\frac{△V}{△t}$分析；
（3）①在二氧化锰催化作用下，双氧水分解生成氧气和水；
②根据图象确定生成氧气的体积；
③根据v=$\frac{△V}{△t}$比较反应速率快慢；
④根据氧气的量计算双氧水的物质的量，再根据C=$\frac{n}{V}$计算物质的量浓度．

解答 解：（1）该反应中产生气体，可根据生成气泡的快慢判断，氯化铁和硫酸铜中阴阳离子都不同，无法判断是阴离子起作用还是阳离子起作用，硫酸钠和硫酸铜阴离子相同，可以消除阴离子不同对实验的干扰，
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）A仪器名称是分液漏斗，根据v=$\frac{△V}{△t}$知，还需要测定产生40mL气体所需的时间，
故答案为：分液漏斗；产生40mL气体所需的时间；
（3）①在二氧化锰作催化剂条件下，双氧水分解生成水和氧气，反应方程式为：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案为：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
②根据图象知，第4分钟时，随着时间的推移，气体体积不变，所以实验时放出气体的总体积是60 mL，
故答案为：60；
③根据v=$\frac{△V}{△t}$知，A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D＞C＞B＞A，
故答案为：D＞C＞B＞A；
④设双氧水的物质的量为x，
2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
2mol           22.4L
x              0.06L
x=0.0054mol，
所以其物质的量浓度=$\frac{0.0054mol}{0.05L}$=0.11 mol•L^-1，
故答案为：0.11mol/L．

点评 本题考查实验方案设计，侧重于综合考查学生的实验设计和分析能力，根据v=$\frac{△V}{△t}$来设计实验，通过得到气体的体积和时间的关系确定影响反应速率的因素，题目难度中等．