Question

研究发现某些金属离子如 Fe³⁺、Cu²⁺等对H₂O₂的分解也具有催化作用，为了比较 MnO₂与 Fe³⁺和Cu²⁺的催化效果，某同学设计了如图甲、乙所示的实验。

请回答相关问题：

（1）定性分析：图甲可通过观察__________（填写相关实验现象）， 定性比较得出结论。有同学提出将FeCl₃ 改为 Fe₂(SO₄)₃ 或者将 CuSO₄ 改为 CuCl₂ 更为合理，其理由是______________。

（2）定量分析：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。检查乙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所示．

①实验时放出气体的总体积是_______mL， 反应放出气体所需时间约为_________min。

②A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为 D＞C＞B＞A．解释反应速率变化的原因：______________。

③计算 H₂O₂ 的初始物质的量浓度为__________mol/L。（保留两位有效数字）

Answer

（1）产生气泡的快慢（2分）消除阴离子不同对实验的干扰（2分）

（2）关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞向外拉出一段，过一会后看其是否回到原位（2分）产生40mL气体所需的时间（2分）

（3）①60（1分）4（1分）②随着反应的进行，浓度减小，反应速率减慢（2分）③0.11（2分）

【解析】

试题分析：（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）检验气密性可通过关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞向外拉出一段，如活塞回到原位说明气密性良好；比较化学反应速率大小，可用生成相同体积气体所需时间，或相同时间内生成气体的体积进行判断；

（3）①当反应进行到4min时，反应结束，生成气体的体积最大为60mL；

②由于随着反应的进行，浓度减小，因此导致反应速率减慢；

③根据方程式计算

2H2O＝2H2O+O2↑

2mol 22.4L

n（H2O2） 0.06L

n（H2O2）=2mol×0.06L/22.4L=0.00536mol，

所以c（H2O2）=0，00536mol/0.05L=0.11 mol•L-1。

【考点定位】本题考查催化剂的对照试验

【名师点晴】该题较为综合，涉及反应速率、气密性检查、物质的量浓度的计算等问题，注意控制变量法探究影响化学反应速率的因素：影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。解答此类题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。另外还需要注意把握该实验的气密性的检查问题。检查装置气密性的原理一般都是通过改变装置内气体压强实现的，若检查气密性的装置本身是一个非气密性装置，则第一步要处理成一个密闭体系。装置气密性的检查，难在以下两点：一是方法，二是文字表述。其叙述形式是：装置形成封闭体系→操作(微热、手捂、热毛巾捂、加水等)→描述现象→得出结论；①微热法检查的关键词是封闭、微热、气泡、水柱；②液差(封)法的关键词是封闭、液差。