Question

13．用如图所示的装置来测定镁与硫酸反应的速率，在锥形瓶中加入0，7克镁带，按图连接好装置，从A中加入20.0ml0.5mol/LH₂SO₄．记录注射器活塞的位置和相应的时间．记录数据如表

时间/s	0	t	2t	…
活塞的位置/ml	17.3	25.6	36.6	…

（1）检查该装置气密性的方法是将装置安装好后，关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞拉出一定距离，然后松开活塞，若活塞回到原位则气密性良好；或先将活塞位置固定好，然后从分液漏斗中加水，若水不能顺利流下，则装置气密性好．
（2）仪器A的名称是分液漏斗．
（3）0-t时间段与t-2t时间段，化学反应速率最快的是t-2t，原因是镁与硫酸反应放热，温度升高，反应速率加快．
（4）用上述装置探究Fe³⁺、Cu²⁺对双氧水分解速率的影响，所用试剂：5%H₂O₂、0，1mol/LFeCl₃、0.2mol/LCuCl₂，完成表的实验设计：

实验序号	双氧水体积/mL	蒸馏水体积/mL	添加的物质
1	10	0	4mLFeCl3
2	10	2	2mLCuCl2

①写出本实验H₂O₂分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：．
②上表中需要添加的物质是4mlFeCl₃溶液．
③本实验需要测定的数据是收集相同体积的氧气所需时间（或相同时间产生氧气的体积）．
（5）为确定MnO₂催化双氧水分解的最佳条件，用该实验装置进行实验，反应物用量和反应停止的时间数据如表．

	0.1g	0.3g	0.8g
10mL1.5%	223s	67s	36s
10mL3.0%	308s	109s	98s
10mL4.5%	395s	149s	116s

分析表中数据回答下列问题：
①相同浓度的过氧化氢的分解速率随着MnO₂用量的增加而加快（填“加快”、“减慢”或“不变”）．
②从实验效果和“绿色化学”的角度考虑，双氧水的浓度相同时，加入0.3 g的MnO₂为较佳选择．
③该小组的某同学分析上述数据后认为：“当用相同质量的MnO₂时，双氧水的浓度越小，所需要的时间就越少，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确？不正确（填“正确”或“不正确”），理由是H₂O₂的浓度扩大二倍（从1.5%-→3.0%），但反应所需时间比其二倍小的多．（提示：H₂O₂溶液的密度可认为近似相等．）

Answer 1

分析 （1）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏；（2）根据实验室常见仪器特征及名称判断；
（3）活塞的位置为生成气体的体积，根据相同时间生成气体的体积判断反应速率快慢；反应温度越高，反应速率越快；
（4）①双氧水在氯化铁作催化剂分解生成水和氧气，据此写出H₂O₂分解反应方程式并根据化合价变化标明电子转移的方向和数目；
②在相同的条件下利用一个变量来比较，现催化剂不同，需反应的体积相同；
③通过相同时间生成气体的体积大小或生成相同体积的气体所需时间大小判断；
（5）①根据表中双氧水的量相同条件下，加入二氧化锰的质量多少对反应速率的快慢进行判断；
②结合表中数据分析，双氧水的浓度相同时，加入的最佳的二氧化锰的量；
③根据表中数据分析相同体积时3.0%的双氧水中与1.5%的双氧水，得出双氧水的浓度与反应速率的关系．

解答 解：（1）通过气体发生器与液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象判断装置气密性，所以检验该套装置的气密性的方法为：将装置安装好后，关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞拉出一定距离，然后松开活塞，若活塞回到原位则气密性良好；或先将活塞位置固定好，然后从分液漏斗中加水，若水不能顺利流下，则装置气密性好，
故答案为：将装置安装好后，关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞拉出一定距离，然后松开活塞，若活塞回到原位则气密性良好；或先将活塞位置固定好，然后从分液漏斗中加水，若水不能顺利流下，则装置气密性好；
（2）根据实验室常见仪器名称判断，盛装双氧水的化学仪器A具有活塞装置的漏斗，名称是分液漏斗，
故答案为：分液漏斗；
（3）0-ts，生成气体25.6-17.3=8.3mL，t-2t，生成气体36.6-25.6=11mL，相同时间生成气体的体积t-2t 多，所以t-2t 快，是因为镁与硫酸反应放热，温度升高，反应速率加快，
故答案为：t-2t；镁与硫酸反应放热，温度升高，反应速率加快；
（4）①双氧水分解的方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，反应中双氧水既是氧化剂也是还原剂，双氧水中氧元素化合价为-1价，变成氧气失去2个电子，生成水得到2个电子，用双线桥标明电子转移的方向和数目为：，
故答案为：；
②，则该实验的目的为探究催化剂对化学反应速率的影响；为了便于比较，应在相同的条件下利用一个变量来比较，实验1和2需体积相同，所以需4mLFeCl₃，
故答案为：4；
③探究Fe³⁺、Cu²⁺对双氧水分解速率的影响，通过过氧化氢分解生成的氧气的量判断，可收集相同体积的氧气所需时间（或相同时间产生氧气的体积）测定，
故答案为：收集相同体积的氧气所需时间（或相同时间产生氧气的体积）；
（5）①由表中数据可知，双氧水的量相同，加入的二氧化锰质量越多，反应所需的时间越短，说明反应速率越快，
故答案为：加快；
②根据表中数据，在双氧水的浓度相同时，加入0.3g二氧化锰与加入0.1g二氧化锰对化学反应速率影响相差较大，加入0.3g二氧化锰与加入0.5g二氧化锰对反应速率的影响相差不是很大，所以加入二氧化锰的最佳量为0.3g，
故答案为：0.3；
③从表中数据可知，相同体积3.0%的双氧水中的溶质含量是1.5%的双氧水中溶质含量的二倍，但反应的时间却比其反应时间的二倍小得多，由反应速率计算公式（v=$\frac{△c}{△t}$）可得出，此实验条件下双氧水的浓度越大分解速率越快，
故答案为：不正确；H₂O₂的浓度扩大二倍（从1.5%-→3.0%），但反应所需时间比其二倍小的多．

点评 本题考查了探究影响化学反应速率的因素，题目难度中等，试题侧重考查学生的分析、理解能力及对所学知识的灵活应用能力，明确实验目的为解答关键，注意掌握温度、浓度、催化剂等因素对反应速率的影响．