题目内容
【题目】I.为比较Fe3+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。请回答相关问题:
(1)定性如图甲可通过观察______的快慢,定性比较得出结论。有同学提出将0.1mol/L FeCl3改为____mol/L Fe2(SO4)3更为合理,其理由是____。
(2)定量如图乙所示,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。实验中需要测量的数据是_____。
(3)查阅资料得知:将作为催化剂的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后,溶液中会发生两个氧化还原反应,且两个反应中H2O2均参加了反应,试从催化剂的角度分析,这两个氧化还原反应的离子方程式分别是:2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+和__________。
II.欲用下图所示实验来证明MnO2是H2O2分解反应的催化剂。
(1)该实验不能达到目的,若想证明MnO2是催化剂还需要确认__________。
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下图所示。
(2)写出H2O2在二氧化锰作用下发生反应的化学方程式_________。
(3)A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为______>______>______>______,解释反应速率变化的原因__________。
【答案】产生气泡 0.05 排除阴离子的干扰 产生40mL气体的需要的时间 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 确认MnO2的质量和化学性质是否改变 D C B A 反应物浓度逐渐减小
【解析】
I. 本实验的目的是探究Fe3+和Cu2+催化H2O2分解的效果,需要注意“单一变量”原则;
II. 本实验主要考察催化剂的特点,以及化学反应速率的影响因素。
I. (1)甲中,加入催化剂的现象是有气泡生成,催化剂的作用是加快反应速率,所以可以通过观察产生气泡的快慢来判断两种催化剂的效果;Cl-本身具有很弱的还原性,H2O2具有强氧化性,更重要的是,SO42-和Cl-是否有催化效果也未知,所以为了排除阴离子差异的干扰,需要将FeCl3换为0.5mol/L的Fe2(SO4)3,以确保Fe3+的量和Cu2+的量相同;
(2)题中已告知两个实验都生成40mL的气体,其他影响因素已忽略,说明催化剂效果的数据只能是反应速率,故需要测量生成40mL气体所需要的时间;
(3)催化剂在整个化学反应中,可以看成是先参加了反应,再被生成了,这两个反应相加就是一个总反应,催化剂刚好被抵消了,表现为不参加反应;总反应为2H2O2=2H2O+O2↑,用总反应减去这个离子方程式就可以得到另一个离子方程式:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
II. (1)化学反应前后,催化剂的质量和化学性质不变;要想证明MnO2是催化剂,还要验证这两点都不变才行;
(2)该反应的化学方程式为:;
(3)A、B、C、D各点的反应速率都是瞬时速率,瞬时速率的大小比较要看各点斜率,斜率越大,瞬时反应速率也越大;经观察,A、B、C、D四个点的斜率依次减小,所以化学反应速率:D>C>B>A;由于四个点的条件都相同,随着反应的进行,H2O2不断被消耗,使得其浓度逐渐减小,所以其分解速率也逐渐减小。
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