Question

為比較Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，某化學(xué)研究小組的同學(xué)分別設(shè)計了如圖1、2所示的實(shí)驗(yàn)．請回答相關(guān)問題：


（1）定性分析：如圖1可通過觀察

 

，定性比較得出結(jié)論．有同學(xué)提出將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃ 更為合理，其理由是

 

．
（2）定量分析：如圖2所示，實(shí)驗(yàn)時均以生成40mL氣體為準(zhǔn)，其它可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略．圖中儀器A的名稱為

 

，檢查該裝置氣密性的方法是

 

，
實(shí)驗(yàn)中需要測量的數(shù)據(jù)是

 

．
（3）加入0.10mol MnO₂粉末于50mL H₂O₂溶液中，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時間的關(guān)系如圖3所示．實(shí)驗(yàn)過程中速率變化的趨勢是

 

，可能原因是

 

．計算H₂O₂的初始物質(zhì)的量濃度為

 

mol/L （請保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計,產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時間的變化曲線

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計題,化學(xué)平衡專題

分析：（1）比較反應(yīng)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(yàn)裝置氣密性的方法是：關(guān)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(yīng)是通過反應(yīng)速率分析的，所以根據(jù)v=

△C

△t

分析；
（3物質(zhì)的濃度與反應(yīng)速率成正比；根據(jù)氧氣的量計算雙氧水的物質(zhì)的量，再根據(jù)C=

n

V

計算物質(zhì)的量濃度．

解答： 解：（1）該反應(yīng)中產(chǎn)生氣體，可根據(jù)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(shí)驗(yàn)的干擾，
故答案為：產(chǎn)生氣泡的快慢；消除陰離子不同對實(shí)驗(yàn)的干擾；
（2）A儀器名稱是分液漏斗，檢驗(yàn)裝置氣密性的方法是：關(guān)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，如果不恢復(fù)原位，則證明氣密性良好，否則不好；根據(jù)v=

△C

△t

知，還需要測定產(chǎn)生40mL氣體所需的時間，
故答案為：分液漏斗；關(guān)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；產(chǎn)生40mL氣體所需的時間；
（3）反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度成正比，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸降低，反應(yīng)速率逐漸減小，
故答案為：速率越來越小；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，雙氧水濃度減小，反應(yīng)速率減慢；
設(shè)雙氧水的物質(zhì)的量為x，
2H₂O₂

MnO2  .

 2H₂O+O₂↑
2mol             22.4L
x                0.06L
x=

2mol×0.06L

22.4L

=0.0054mol，
所以其物質(zhì)的量濃度=

0.0054mol

0.05L

=0.11 mol?L^-1，
故答案為：0.11 mol?L^-1．

點(diǎn)評：本題考查實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計，根據(jù)v=

△C

△t

來設(shè)計實(shí)驗(yàn)，通過得到氣體的體積和時間的關(guān)系確定影響反應(yīng)速率的因素，難度中等．