Question

【题目】用如图所示的装置来测定镁与硫酸反应的速率，在锥形瓶中加入0.7克镁带，按右图连接好装置，从A中加入20.0mL 0.5mol/LH2SO4。记录注射器活塞的位置和相应的时间。记录数据如下：

时间/s	0	t	2t	......
活塞的位置/mL	17.3	25.6	36.6	......

（1）检查该装置气密性的方法是 ___________________。

（2）仪器A的名称是__________________________。

（3）0-t时间段与t-2t时间段，化学反应速率最快的是_______，原因是______________。

（4）用上述装置探究Fe3+、Cu2+对双氧水分解速率的影响，所用试剂：5%H2O2、0.1mol/LFeCl3、0.2mol/LCuCl2，完成下表的实验设计：

①上表中需要添加的物质是_________mL FeCl3溶液。

②本实验需要测定的数据是____________________________。

（5）为确定MnO2催化双氧水分解的最佳条件，用该实验装置进行实验，反应物用量和反应停止的时间数据如下表。

分析表中数据回答下列问题：

①相同浓度的过氧化氢的分解速率随着MnO2用量的增加而_______(填“加快”、“减慢”或“不变”)。

②从实验效果和“绿色化学”的角度考虑，双氧水的浓度相同时，加入__________ g的MnO2为较佳选择。

③该小组的某同学分析上述数据后认为：“当用相同质量的MnO2时，双氧水的浓度越小，所需要的时间就越少，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确？______(填“正确”或“不正确”)，理由是_____________。(提示：H2O2溶液的密度可认为近似相等。)

（6）50mL0.50 mol·L-1的盐酸与50mL0.55 mol·L-1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。

请回答下列问题：从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是____________________，烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是____________________________________。大烧杯上如不盖硬纸板，则求得的中和热数值____________(填“偏大” “偏小”或“无影响”)。

（7）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：

实验序号	起始温度t1/℃		终止温度t2/℃
	盐酸	氢氧化钠溶液	混合溶液
1	20.0	20.2	23.2
2	20.2	20.4	23.4
3	20.3	20.5	25.6

依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝__________(结果保留一位小数)。

Answer 1

【答案】将装置安装好后，关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞拉出一定距离，然后松开活塞，若活塞回到原位则气密性良好；或先将活塞位置固定好，然后从分液漏斗中加水，若水不能顺利流下，则装置气密性好（其他合理方案也可）分液漏斗t-2t镁与硫酸反应放热，温度升高，反应速率加快4收集相同体积的氧气所需时间(或相同时间产生氧气的体积)加快0.3不正确H2O2的浓度扩大2倍(从1.5%-3.0%)，但反应所需时间比其2倍小得多环形玻璃搅拌减少热量损失偏小-53.8kJ/ mol

【解析】

(1)通过气体发生器与液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象判断装置气密性，所以检验该套装置的气密性的方法为：将装置安装好后，关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞拉出一定距离，然后松开活塞，若活塞回到原位则气密性良好；或先将活塞位置固定好，然后从分液漏斗中加水，若水不能顺利流下，则装置气密性好，故答案为：将装置安装好后，关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞拉出一定距离，然后松开活塞，若活塞回到原位则气密性良好；或先将活塞位置固定好，然后从分液漏斗中加水，若水不能顺利流下，则装置气密性好；

(2)根据实验室常见仪器名称判断，盛装双氧水的化学仪器A具有活塞装置的漏斗，名称是分液漏斗，故答案为：分液漏斗；

(3)0-ts，生成气体25.6-17.3=8.3mL，t-2t，生成气体36.6-25.6=11mL，相同时间生成气体的体积t-2t 多，所以t-2t 快，是因为镁与硫酸反应放热，温度升高，反应速率加快，故答案为：t-2t；镁与硫酸反应放热，温度升高，反应速率加快；

(4)①该实验的目的为探究催化剂对化学反应速率的影响；为了便于比较，应在相同的条件下利用一个变量来比较，实验1和2需体积相同，所以需4mLFeCl3，故答案为：4；

②探究Fe3+、Cu2+对双氧水分解速率的影响，可以通过过氧化氢分解生成的氧气的量判断，可收集相同体积的氧气所需时间(或相同时间产生氧气的体积)测定，故答案为：收集相同体积的氧气所需时间(或相同时间产生氧气的体积)；

(5)①由表中数据可知，双氧水的量相同，加入的二氧化锰质量越多，反应所需的时间越短，说明反应速率越快，故答案为：加快；

②根据表中数据，在双氧水的浓度相同时，加入0.3g二氧化锰与加入0.1g二氧化锰对化学反应速率影响相差较大，加入0.3g二氧化锰与加入0.5g二氧化锰对反应速率的影响相差不是很大，所以加入二氧化锰的最佳量为0.3g，故答案为：0.3；

③从表中数据可知，相同体积3.0%的双氧水中的溶质含量是1.5%的双氧水中溶质含量的二倍，但反应的时间却比其反应时间的二倍小得多，由反应速率计算公式(v=)可得出，此实验条件下双氧水的浓度越大分解速率越快，故答案为：不正确；H2O2的浓度扩大二倍(从1.5%-→3.0%)，但反应所需时间比其二倍小的多；

(6)该实验中还缺少环形玻璃搅拌棒，搅拌混合溶液使溶液混合均匀；泡沫有保温性能，所以其作用是保温隔热，防止热量散失；大烧杯上如不盖硬纸板，会导致部分热量散失，导致测定结果偏小，故答案为：环形玻璃搅拌棒；保温隔热，减少热量散失；偏小；

(7)第1次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.1℃，反应后温度为：23.2℃，反应前后温度差为：3.1℃；第2次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.3℃，反应后温度为：23.4℃，反应前后温度差为：3.1℃；第3次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.4℃，反应后温度为：25.6℃，反应前后温度差为：5.2℃，与前2次相差较大，不符合要求，删除；50mL的0.50mol/L盐酸与50mL的0.55mol/L氢氧化钠溶液的质量和为m=100mL×1g/cm3=100g，c=4.18J/(g℃)，代入公式Q=cm△T得生成0.025mol的水放出热量Q=4.18J/(g℃)×100g×=1.2958kJ，即生成0.025mol的水放出热量为：1.2958kJ，所以生成1mol的水放出热量为1.2958kJ×=51.8kJ，即该实验测得的中和热△H=-51.8kJ/mol，故答案为：-51.8kJmol-1。