Question

为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，某体学研究小组的同学分别设计了图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：

(1)定性比较：图甲可通过观察_____，定性比较得出结论。有同学提出将CuSO₄改为CuCl₂更合理一些，其理由是______。

(2)定量比较：如图乙所示，实验时均以生成40 mL气体为标准，其他可能影响实验的因素均已忽略。检查该装置气密性的方法是________，实验中需要测量的数据是_______。

(3)将0.10 mol MnO₂粉末加入到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写出H₂O₂在MnO₂作用下发生反应的化学方程式：_______。

②H₂O₂的初始物质的量浓度为________。(保留两位有效数字)

Answer

单位时间内产生气泡的快慢 消除阴离子不同对实验的干扰 关闭分液漏斗活塞，注射器中活塞向右拉，一段时间后，松开手，观察活塞回复到原来的位置，说明气密性良好 产生40mL气体所需的时间 2H2O22H2O+O2↑ 0.088mol/L

【解析】

过氧化氢分解会放出氧气，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除阴离子的干扰；若需要测量化学反应速率，则根据化学反应速率公式v=计算；结合图像所给数据计算过氧化氢浓度。

(1)定性比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，可以通过观察产生气泡的快慢来比较，产生气泡快的，催化效果好；在探究Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果时，必须保持其他的条件完全相同，所以将CuSO4改为CuCl2更为合理，可以避免由于阴离子不同造成的干扰；

(2)检查装置气密性的方法为：关闭分液漏斗活塞，注射器中活塞向右拉，一段时间后，松开手，观察活塞回复到原来的位置，说明气密性良好；定量比较Cu2+和Fe3+对H2O2分解的催化效果，可以通过测定产生40mL气体所需要的时间来比较，产生40mL气体的时间越短，催化效果越好；

(3)①过氧化氢在二氧化锰的作用下分解生成水和氧气，反应方程式为2H2O22H2O+O2↑；

②t时刻产生50mL氧气，则这50mL氧气在标准状况下的物质的量为n(O2)==2.2×10-3mol，根据过氧化氢分解的方程式可以得到n(H2O2)=4.4×10-3mol，则过氧化氢初始浓度c===0.088mol/L。