Question

18．選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┦歉淖兎磻?yīng)速率常用的有效方法之一．某實(shí)驗(yàn)小組以H₂O₂分解為例，探究Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解的催化效果．
儀器任選．限選試劑：5% H₂O₂溶液、膽礬晶體、0.05mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液、0.1mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液、0.1mol/L Na₂SO₄溶液、蒸餾水．
Ⅰ．配制100mL 0.1 mol/LCuSO₄溶液
（1）需用托盤(pán)天平稱(chēng)取2.5g膽礬晶體，溶解膽礬晶體時(shí)需要的玻璃儀器是燒杯和玻璃棒．
（2）如圖是實(shí)驗(yàn)小組配制100mL 0.1mol/LCuSO₄溶液過(guò)程中定容操作的示意圖，該操作的錯(cuò)誤之處未用膠頭滴管定容、定容時(shí)應(yīng)平視液面．

（3）若其他操作均正確，按照?qǐng)D示觀察方法定容，所配溶液濃度偏高．（填“偏高”或“偏低”）


Ⅱ．探究Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解的催化效果
實(shí)驗(yàn)小組用右下圖所示裝置，選取相關(guān)試劑，設(shè)計(jì)并進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)．忽略其他因素的影響，實(shí)驗(yàn)中相關(guān)數(shù)據(jù)記錄如下表：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	5% H2O2溶液的體積（mL）	選用試劑	選用試劑體積（mL）	收集V mL O2所需時(shí)間（min）
①	10	蒸餾水	5	m
②	10	0.1mol/L CuSO4	v1	n
③	10	試劑M	5	p
④	10	0.1mol/L Na2SO4	5	m

（4）除上述裝置中的儀器及量筒外，還要用到的計(jì)量工具是秒表．為確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)前需檢查該裝置的氣密性，操作是關(guān)閉分液漏斗活塞，向右端滴定管中加水，如果一段時(shí)間后，滴定管中液面不再下降，說(shuō)明氣密性良好．．
（5）實(shí)驗(yàn)①④的主要目的是排除SO₄^2-對(duì)雙氧水分解速率的影響．
（6）實(shí)驗(yàn)②中選用試劑的體積v₁=5mL．
（7）實(shí)驗(yàn)③中選用的試劑M是0.05mol/LFe₂（SO₄）₃溶液；若正確選用試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得收集V mL O₂所需時(shí)間m＞n＞p，由此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解均有催化作用，但Fe³⁺的催化效果更好．

Answer 1

分析 I．（1）求出所需的硫酸銅的物質(zhì)的量，然后根據(jù)1mol膽礬～1mol硫酸銅來(lái)計(jì)算所需的膽礬的物質(zhì)的量和質(zhì)量；溶解固體時(shí)用燒杯和玻璃棒；
（2）定容時(shí)，開(kāi)始直接向容量瓶中倒水，后來(lái)改用膠頭滴管逐滴滴入；定容時(shí)應(yīng)平視；
（3）定容時(shí)俯視液面，會(huì)導(dǎo)致溶液體積偏�。�
II．根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄縁e³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解的催化效果，故根據(jù)控制變量的原則可知，應(yīng)保持其它影響因素一致．且從實(shí)驗(yàn)裝置可知，要通過(guò)測(cè)量生成相同體積的氣體所需要的時(shí)間來(lái)判斷分解速率的快慢．
將實(shí)驗(yàn)①②③做
（4）本實(shí)驗(yàn)是要通過(guò)測(cè)量生成相同體積的氣體所需要的時(shí)間來(lái)判斷分解速率的快慢，據(jù)此分析所需的計(jì)量工具；若氣密性良好，則滴定管中的液面一段時(shí)間后不再下降；
（5）實(shí)驗(yàn)①④的不同是④中加入了SO₄^2-，據(jù)此分析；
（6）實(shí)驗(yàn)②的目的是為了探究Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解速率的影響，根據(jù)控制變量法來(lái)分析；
（7）實(shí)驗(yàn)③中選用的試劑M中應(yīng)含F(xiàn)e³⁺，還應(yīng)保持其它影響因素一致，據(jù)此分析M；測(cè)得收集V mL O₂所需時(shí)間m＞n＞p，所需時(shí)間越長(zhǎng)，則催化效率越低，據(jù)此分析．

解答 解：I．（1）配制0.1mol/L100mL的硫酸銅溶液所需的硫酸銅的物質(zhì)的量n=CV=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，而1mol膽礬能提供1mol硫酸銅，故所需膽礬的物質(zhì)的量為0.01mol，故所需的膽礬的質(zhì)量m=nM=0.01mol×250g/mol=2.5g；溶解固體時(shí)用燒杯和玻璃棒．故答案為：2.5g，燒杯和玻璃棒；
（2）定容時(shí)，開(kāi)始直接向容量瓶中倒水，后來(lái)改用膠頭滴管逐滴滴入；定容時(shí)應(yīng)平視，否則所配溶液的體積不準(zhǔn)，故答案為：未用膠頭滴管定容；定容時(shí)應(yīng)平視液面；
（3）定容時(shí)俯視液面，會(huì)導(dǎo)致溶液體積偏小，則溶液濃度偏高，故答案為：偏高；
II．（4）本實(shí)驗(yàn)是要通過(guò)測(cè)量生成相同體積的氣體所需要的時(shí)間來(lái)判斷分解速率的快慢，故所需的計(jì)量工具還有秒表；檢查裝置的氣密性時(shí)，要關(guān)閉分液漏斗活塞，向右端滴定管中加水，如果一段時(shí)間后，滴定管中液面不再下降，說(shuō)明氣密性良好，故答案為：秒表；關(guān)閉分液漏斗活塞，向右端滴定管中加水，如果一段時(shí)間后，滴定管中液面不再下降，說(shuō)明氣密性良好；
（5）實(shí)驗(yàn)①④的不同是④中引入了SO₄^2-，故通過(guò)④和①的對(duì)比，可以排除SO₄^2-對(duì)雙氧水分解速率的影響，故答案為：排除SO₄^2-對(duì)雙氧水分解速率的影響；
（6）通過(guò)①和②的對(duì)比，實(shí)驗(yàn)②可以探究Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解速率的影響，根據(jù)控制變量法，故應(yīng)保持其他因素一致，故選用試劑的體積v₁也應(yīng)為5mL，故答案為：5；
（7）實(shí)驗(yàn)③中選用的試劑M中應(yīng)含F(xiàn)e³⁺，還應(yīng)保持其它影響因素一致，而0.1mol/L CuSO₄中Cu²⁺的濃度為0.1mol/L，則M中Fe³⁺的濃度也應(yīng)為0.1mol/L，故應(yīng)選用0.05mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液；測(cè)得收集V mL O₂所需時(shí)間m＞n＞p，所需時(shí)間越長(zhǎng)，則催化效率越低，故可以得出的結(jié)論為Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解均有催化作用，但Fe³⁺的催化效果更好，故答案為：0.05mol/L Fe₂（SO₄）₃溶液；Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解均有催化作用，但Fe³⁺的催化效果更好．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的方法和探究催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，根據(jù)控制變量法來(lái)分析，綜合性較強(qiáng)，難度較大．