Question

【題目】I.為比較Fe3+和Cu2+對H2O2分解的催化效果，某化學研究小組的同學分別設計了如圖甲、乙所示的實驗。請回答相關問題：

（1）定性如圖甲可通過觀察______的快慢，定性比較得出結論。有同學提出將0.1mol/L FeCl3改為____mol/L Fe2(SO4)3更為合理，其理由是____。

（2）定量如圖乙所示，實驗時均以生成40mL氣體為準，其它可能影響實驗的因素均已忽略。實驗中需要測量的數據是_____。

（3）查閱資料得知：將作為催化劑的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后，溶液中會發生兩個氧化還原反應，且兩個反應中H2O2均參加了反應，試從催化劑的角度分析，這兩個氧化還原反應的離子方程式分別是：2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+和__________。

II.欲用下圖所示實驗來證明MnO2是H2O2分解反應的催化劑。

（1）該實驗不能達到目的，若想證明MnO2是催化劑還需要確認__________。

加入0.10mol MnO2粉末于50mL H2O2溶液中，在標準狀況下放出氣體的體積和時間的關系如下圖所示。

（2）寫出H2O2在二氧化錳作用下發生反應的化學方程式_________。

（3）A、B、C、D各點反應速率快慢的順序為______>______>______>______，解釋反應速率變化的原因__________。

Answer 1

【答案】產生氣泡 0.05 排除陰離子的干擾 產生40mL氣體的需要的時間 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 確認MnO2的質量和化學性質是否改變 D C B A 反應物濃度逐漸減小

【解析】

I. 本實驗的目的是探究Fe3+和Cu2+催化H2O2分解的效果，需要注意“單一變量”原則；

II. 本實驗主要考察催化劑的特點，以及化學反應速率的影響因素。

I. （1）甲中，加入催化劑的現象是有氣泡生成，催化劑的作用是加快反應速率，所以可以通過觀察產生氣泡的快慢來判斷兩種催化劑的效果；Cl-本身具有很弱的還原性，H2O2具有強氧化性，更重要的是，SO42-和Cl-是否有催化效果也未知，所以為了排除陰離子差異的干擾，需要將FeCl3換為0.5mol/L的Fe2(SO4)3，以確保Fe3+的量和Cu2+的量相同；

（2）題中已告知兩個實驗都生成40mL的氣體，其他影響因素已忽略，說明催化劑效果的數據只能是反應速率，故需要測量生成40mL氣體所需要的時間；

（3）催化劑在整個化學反應中，可以看成是先參加了反應，再被生成了，這兩個反應相加就是一個總反應，催化劑剛好被抵消了，表現為不參加反應；總反應為2H2O2=2H2O+O2↑，用總反應減去這個離子方程式就可以得到另一個離子方程式：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

II. （1）化學反應前后，催化劑的質量和化學性質不變；要想證明MnO2是催化劑，還要驗證這兩點都不變才行；

（2）該反應的化學方程式為：；

（3）A、B、C、D各點的反應速率都是瞬時速率，瞬時速率的大小比較要看各點斜率，斜率越大，瞬時反應速率也越大；經觀察，A、B、C、D四個點的斜率依次減小，所以化學反應速率：D＞C＞B＞A；由于四個點的條件都相同，隨著反應的進行，H2O2不斷被消耗，使得其濃度逐漸減小，所以其分解速率也逐漸減小。