Question

为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，甲、乙同学分别设计了如图一、图二所示的实验．
（1）H₂O₂分解的化学方程式为

 

．

（2）图一所示实验能定性说明反应快慢的依据是

 

；图二所示实验能说明反应快慢的数据是

 

．
（3）①用H₂O₂和H₂SO₄的混合溶液可溶解印刷电路板金属粉末中的铜．已知：
Cu（s）+2H⁺（aq）=Cu²⁺（aq）+H₂（g）△H=+64.39  kJ/mol
2H₂O₂（l）=2H₂O（l）+O₂（g）△H=-196.46 kJ/mol
H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.84 kJ/mol
在H₂SO₄溶液中Cu与H₂O₂反应生成Cu²⁺ 和H₂O的热化学方程式为：

 

．
②控制其他条件相同，印刷电路板的金属粉末用10% H₂O₂和3.0mol/L H₂SO₄的混合溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率（见下表）．

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
铜平均溶解速率     （×10-3 mol?L-1?min-1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降，其主要原因是

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）双氧水可以分解为水和氧气，据此确定方程式的书写；
（2）比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，可以根据反应产生的气泡的速度来判断，还可以根据相等的时间内产生气体的体积大小来衡量；
（3）①依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
②酸性环境下双氧水具有氧化性，能将金属铜氧化，但双氧水不稳定，温度高易分解．

解答： 解：（1）双氧水可以分解为水和氧气，即2H₂O₂

催化剂  .

O₂↑+2H₂O，故答案为：2H₂O₂

催化剂  .

O₂↑+2H₂O；
（2）比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，可以根据反应产生的气泡的速度来判断，还可以根据相等的时间内产生气体的体积大小来衡量，图一可以根据反应中观察试管内气泡的速度（反应剧烈的程度）来得出结论，图二中，可以观察在相同时间内，注射器内产生的气体的体积（或收集相同体积气体所需时间）来得到结论，
故答案为：观察试管内气泡的速度（反应剧烈的程度）；观察在相同时间内，图2注射器内产生的气体的体积（或收集相同体积气体所需时间）；
（3）①a、Cu（s）+2H⁺（aq）═Cu²⁺（aq）+H₂（g）△H=+64.39kJ/mol，
b、2H₂O₂（l）═2H₂O（l）+O₂（g）△H=-196.46kJ/mol，
c、H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.84kJ/mol，
由盖斯定律a+

1

2

b+c得到：Cu（s）+H₂O₂（l）+2H⁺（aq）═Cu²⁺（aq）+2H₂O（l）△H=-319.68kJ/mol，
故答案为：Cu（s）+H₂O₂（l）+2H⁺（aq）═Cu²⁺（aq）+2H₂O（l）△H=-319.68kJ/mol；
②金属铜在酸性环境下和双氧水的反应为：Cu+H₂O₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O，但双氧水不稳定，温度高易分解，温度高于40℃时，双氧水分解速率加快，氧化铜的浓度就降低，所以铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降，
故答案为：H₂O₂分解而使其浓度降低，反应速率降低．

点评：本题是一道实验方案的涉计探究题，考查学生实验的分析和综合能力，难度大．