Question

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1、2所示的实验．请回答相关问题：


（1）定性分析：如图1可通过观察

 

，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

 

．
（2）定量分析：如图2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

 

，检查该装置气密性的方法是

 

，
实验中需要测量的数据是

 

．
（3）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图3所示．实验过程中速率变化的趋势是

 

，可能原因是

 

．计算H₂O₂的初始物质的量浓度为

 

mol/L （请保留两位有效数字）．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线

专题：实验设计题,化学平衡专题

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=

△C

△t

分析；
（3物质的浓度与反应速率成正比；根据氧气的量计算双氧水的物质的量，再根据C=

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，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，如果不恢复原位，则证明气密性良好，否则不好；根据v=

△C

△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；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；产生40mL气体所需的时间；
（3）反应速率与反应物浓度成正比，随着反应的进行，反应物浓度逐渐降低，反应速率逐渐减小，
故答案为：速率越来越小；随着反应的进行，双氧水浓度减小，反应速率减慢；
设双氧水的物质的量为x，
2H₂O₂

MnO2  .

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

2mol×0.06L

22.4L

=0.0054mol，
所以其物质的量浓度=

0.0054mol

0.05L

=0.11 mol?L^-1，
故答案为：0.11 mol?L^-1．

点评：本题考查实验方案设计，根据v=

△C

△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，难度中等．