Question

催化劑在生產(chǎn)和科技領(lǐng)域起到重大作用。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                             ，定性比較得出結(jié)論。同學(xué)X觀察甲中兩支試管產(chǎn)生氣泡的快慢，由此得出Fe^3＋和Cu^2＋對(duì)H₂O₂分解的催化效果，其結(jié)論________(填“合理”或“不合理”)，理由是______________________。
（2）定量分析：如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成40 mL氣體為準(zhǔn)，其它可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略。實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是   　　        。
（3）加入0.10 mol MnO₂粉末于50 mL 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)系如圖所示。

①實(shí)驗(yàn)時(shí)放出氣體的總體積是           mL。
②放出1／3氣體所需時(shí)間為           min。
③計(jì)算H₂O₂的初始物質(zhì)的量濃度_____________。 （請(qǐng)保留兩位有效數(shù)字）
④A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序?yàn)開____＞____＞____＞____。
⑤ 解釋④反應(yīng)速率變化的原因  ___                         _____。

Answer 1

（共14分）
（1）產(chǎn)生氣泡的快慢（2分）， 不合理（2分）　  陰離子種類不同（2分）
（2）產(chǎn)生40mL氣體所需的時(shí)間（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隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢 （2分）

試題分析：（1）甲中催化劑不同，則可以通過產(chǎn)生氣泡的快慢定性比較得出結(jié)論。由于加入的鹽中陰離子不同，所以不能通過觀察甲中兩支試管產(chǎn)生氣泡的快慢，得出Fe^3＋和Cu^2＋對(duì)H₂O₂分解的催化效果。
（2）要比較外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響，則需要測(cè)定產(chǎn)生40mL氣體所需的時(shí)間來進(jìn)行定量測(cè)定和計(jì)算。
（3）①根據(jù)圖像可知，實(shí)驗(yàn)時(shí)放出氣體的總體積是60ml。
②放出1／3氣體大約是20ml，所需時(shí)間為1min。
③最終生成氧氣的體積是60ml，物質(zhì)的量是0.06L÷22.4L/mol＝0.0027mol
雙氧水分解的方程式是
2H₂O₂＝2H₂O＋O₂↑
2mol       1mol
0.0054     0.0027
所以雙氧水的濃度是0.0054mol÷0.05L＝0.11 mol·L^－1
④反應(yīng)速率越快，斜率越大，則A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序?yàn)镈>C>B>A。
⑤由于隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，反應(yīng)速率減慢。
點(diǎn)評(píng)：該題是中等難度的試題，試題基礎(chǔ)性強(qiáng)，在注重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)鞏固和訓(xùn)練的同時(shí)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，有助于提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。解答時(shí)須理清化學(xué)反應(yīng)速率與催化劑間的關(guān)系以及速率與圖象間的關(guān)系。