Question

催化剂在生产和科技领域起到重大作用。为比较Fe³⁺和Cu²⁺对分解的催化效果，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)定性分析：如图甲可通过观察______定性比较得出结论。

同学X观察甲中两支试管产生气泡的快慢，由此得出Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，其结论______(填“合理”或“不合理”)，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。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上图所示。

①实验时放出气体的总体积是______mL。

②放出1/3气体所需时间为______ min。

③计算H₂O₂的初始物质的量浓度______。 (请保留两位有效数字)

④A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为______。

Answer

产生气泡的快慢 不合理 阴离子种类不同 产生40mL气体所需的时间 60mL 1min 0.11 mol·L-1 D>C>B>A

【解析】（1）该反应中产生气体，所以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；（2）该反应是通过生成气体的反应速率分析判断的，所以根据v=知，需要测量的数据是产生40ml气体所需要的时间；（3）①根据图象知，第4分钟时，随着时间的推移，气体体积不变，所以实验时放出气体的总体积是60 mL；②根据图像可知放出1/3气体即产生20mL气体所需时间为2min；③设双氧水的物质的量为x，则

2H2O22H2O+O2↑

2mol 22.4L

x 0.06L

x==0.0054mol，

所以其物质的量浓度==0.11 mol·L-1；

④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，因此根据图象结合v=知A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D＞C＞B＞A。