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X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④反应速率变化的原因  ___                         _____。

Answer

（共14分）

（1）产生气泡的快慢（2分）， 不合理（2分）   阴离子种类不同（2分）

（2）产生40mL气体所需的时间（1分）

①60 mL （1分）；  ②1 min （1分） ；③ 0.11 mol·L－1（2分）；

④D>C>B>A （1分）； ⑤随着反应的进行，浓度减小，反应速率减慢 （2分）

【解析】

试题分析：（1）甲中催化剂不同，则可以通过产生气泡的快慢定性比较得出结论。由于加入的盐中阴离子不同，所以不能通过观察甲中两支试管产生气泡的快慢，得出Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果。

（2）要比较外界条件对反应速率的影响，则需要测定产生40mL气体所需的时间来进行定量测定和计算。

（3）①根据图像可知，实验时放出气体的总体积是60ml。

②放出1／3气体大约是20ml，所需时间为1min。

③最终生成氧气的体积是60ml，物质的量是0.06L÷22.4L/mol＝0.0027mol

双氧水分解的方程式是

2H2O2＝2H2O＋O2↑

2mol       1mol

0.0054     0.0027

所以双氧水的浓度是0.0054mol÷0.05L＝0.11 mol·L－1

④反应速率越快，斜率越大，则A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D>C>B>A。

⑤由于随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，反应速率减慢。

考点：本题考查外界条件对反应速率影响的实验探究