Question

8．為比較Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解的催化效果，某化學(xué)研究小組的同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖1甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)回答相關(guān)問題：
（1）定性分析：如圖甲可通過觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，定性比較得出結(jié)論．有同學(xué)提出將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃ 更為合理，其理由是消除陰離子不同對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾
（2）定量分析：如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成40mL氣體為準(zhǔn)，其它可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略．圖中儀器A的名稱為分液漏斗，檢查該裝置氣密性的方法是關(guān)閉分液漏斗的活塞，將注射器活塞向外拉出一段，過一會(huì)后看其是否回到原位，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生40mL氣體所需的時(shí)間．
（3）加入0.10mol MnO₂粉末于50mL H₂O₂溶液中，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時(shí)間的關(guān)系如圖2所示．
反應(yīng)放出$\frac{3}{4}$氣體所需時(shí)間約為2.5 min．
（4）計(jì)算H₂O₂的初始物質(zhì)的量濃度0.11 mol•L^-1mol/L．（請(qǐng)保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）定性分析可以根據(jù)產(chǎn)生氣泡的速率來進(jìn)行判斷反應(yīng)的快慢，在探究影響反應(yīng)速率的快慢的因素時(shí)通常采取控制變量法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選擇合適的物質(zhì)；
（2）儀器A為分液漏斗，檢查該裝置氣密性可以用微熱法；若定量分析反應(yīng)的快慢可以收集一定體積的氣體，時(shí)間短則反應(yīng)快；
（3）由圖2可知，生成40mL氣體，用時(shí)為2.5min；
（4）由圖2可知，生成氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為60mL，物質(zhì)的量為$\frac{0.06L}{22.4L/mol}$=0.0027mol，再據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算過氧化氫的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）至于定性分析可以根據(jù)產(chǎn)生氣泡的速率來進(jìn)行判斷反應(yīng)的快慢；為比較Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解的催化效果，要保持其它條件相同，而FeCl₃溶液中還有氯離子，CuSO₄中含有銅離子，因此氯離子可能也會(huì)影響反應(yīng)速率，產(chǎn)生干擾，所以可將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃，
故答案為：產(chǎn)生氣泡的快慢；消除陰離子不同對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾；
（2）儀器A為分液漏斗，檢查該裝置氣密性的方法是：關(guān)閉分液漏斗的活塞，用手捂住錐形瓶，注射器中活塞向右移動(dòng)，放開手，活塞恢復(fù)到原來位置，說明氣密性好；若定量分析反應(yīng)的快慢可以測(cè)定收集40mL的氣體所需的時(shí)間，時(shí)間短則反應(yīng)快，
故答案為：分液漏斗；關(guān)閉分液漏斗的活塞，將注射器活塞向外拉出一段，過一會(huì)后看其是否回到原位；收集40mL氣體所需的時(shí)間；
（3）由圖2可知，生成40mL氣體，用時(shí)為2.5min，故答案為：2.5；
（4）由圖可知，生成氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為60mL，物質(zhì)的量為$\frac{0.06L}{22.4L/mol}$=0.0027mol，則過氧化氫的物質(zhì)的量為2×0.0027mol=0.0054mol，c（H₂O₂）=$\frac{0.0054mol}{0.05L}$=0.11mol/L，
故答案為：0.11mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題從定性和定量的角度考查催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響以及過氧化氫分解反應(yīng)方程式和化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，題目難度中等．