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。同学乙观察甲中两支试管产生气泡的快慢，由此得出Fe^3＋和Cu^2＋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40 mL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0.10 mol MnO₂粉末于50 mL H₂O₂溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如下图所示。

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_____＞____＞___＞ ____。

⑤解释反应速率变化的原因                                        。

Answer

(每空1分，共9分)

（1）产生气泡的快慢       不合理  阴离子种类不同   

（2）产生40mL气体所需的时间   

（3）① 60 mL    ②  1 min  ③0.11 mol·L－1 ④ D ＞ C ＞ B ＞ A  

⑤ 随着反应的进行，H2O2浓度减小，反应速率减慢

【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。同学乙的结论是不合理的，因为比较金属阳离子的催化效果要排斥阴离子的干扰；故答案为：产生气泡的快慢，不合理，阴离子种类不同。

（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，故答案为：产生40mL气体所需的时间。

（3）①H2O2在二氧化锰作用下发生反应生成氧气和水，反应的化学方程式为2H2O2 MnO22H2O+O2↑，故答案为：2H2O2 MnO22H2O+O2↑；当反应进行到4min时，反应结束，生成气体的体积最大为60ml。

②放出1／3气体所需时间为1 min。③根据方程式计算

2H2O2 MnO22H2O+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，

故答案为：0.11 mol?L-1。

④在加入催化剂的条件下随着反应物浓度的降低，反应速率减小，故A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D ＞ C ＞ B ＞ A。

⑤在加入催化剂的条件下随着反应物浓度的降低，反应速率减小，故答案为：随着反应的进行，浓度减小，反应速率减慢。

考点：催化剂的作用