Question

【題目】I.為比較Fe3+和Cu2+對(duì)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(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答相關(guān)問題：

（1）定性如圖甲可通過觀察______的快慢，定性比較得出結(jié)論。有同學(xué)提出將0.1mol/L FeCl3改為____mol/L Fe2(SO4)3更為合理，其理由是____。

（2）定量如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)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。實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是_____。

（3）查閱資料得知：將作為催化劑的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后，溶液中會(huì)發(fā)生兩個(gè)氧化還原反應(yīng)，且兩個(gè)反應(yīng)中H2O2均參加了反應(yīng)，試從催化劑的角度分析，這兩個(gè)氧化還原反應(yīng)的離子方程式分別是：2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+和__________。

II.欲用下圖所示實(shí)驗(yàn)來證明MnO2是H2O2分解反應(yīng)的催化劑。

（1）該實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到目的，若想證明MnO2是催化劑還需要確認(rèn)__________。

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(shí)間的關(guān)系如下圖所示。

（2）寫出H2O2在二氧化錳作用下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_________。

（3）A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序?yàn)?/span>______>______>______>______，解釋反應(yīng)速率變化的原因__________。

Answer 1

【答案】產(chǎn)生氣泡 0.05 排除陰離子的干擾 產(chǎn)生40mL氣體的需要的時(shí)間 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 確認(rèn)MnO2的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變 D C B A 反應(yīng)物濃度逐漸減小

【解析】

I. 本實(shí)驗(yàn)的目的是探究Fe3+和Cu2+催化H2O2分解的效果，需要注意“單一變量”原則；

II. 本實(shí)驗(yàn)主要考察催化劑的特點(diǎn)，以及化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素。

I. （1）甲中，加入催化劑的現(xiàn)象是有氣泡生成，催化劑的作用是加快反應(yīng)速率，所以可以通過觀察產(chǎn)生氣泡的快慢來判斷兩種催化劑的效果；Cl-本身具有很弱的還原性，H2O2具有強(qiáng)氧化性，更重要的是，SO42-和Cl-是否有催化效果也未知，所以為了排除陰離子差異的干擾，需要將FeCl3換為0.5mol/L的Fe2(SO4)3，以確保Fe3+的量和Cu2+的量相同；

（2）題中已告知兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都生成40mL的氣體，其他影響因素已忽略，說明催化劑效果的數(shù)據(jù)只能是反應(yīng)速率，故需要測(cè)量生成40mL氣體所需要的時(shí)間；

（3）催化劑在整個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，可以看成是先參加了反應(yīng)，再被生成了，這兩個(gè)反應(yīng)相加就是一個(gè)總反應(yīng)，催化劑剛好被抵消了，表現(xiàn)為不參加反應(yīng)；總反應(yīng)為2H2O2=2H2O+O2↑，用總反應(yīng)減去這個(gè)離子方程式就可以得到另一個(gè)離子方程式：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

II. （1）化學(xué)反應(yīng)前后，催化劑的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；要想證明MnO2是催化劑，還要驗(yàn)證這兩點(diǎn)都不變才行；

（2）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；

（3）A、B、C、D各點(diǎn)的反應(yīng)速率都是瞬時(shí)速率，瞬時(shí)速率的大小比較要看各點(diǎn)斜率，斜率越大，瞬時(shí)反應(yīng)速率也越大；經(jīng)觀察，A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)的斜率依次減小，所以化學(xué)反應(yīng)速率：D＞C＞B＞A；由于四個(gè)點(diǎn)的條件都相同，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H2O2不斷被消耗，使得其濃度逐漸減小，所以其分解速率也逐漸減小。