Question

【题目】I.为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：

（1）定性如图甲可通过观察______的快慢，定性比较得出结论。有同学提出将0.1mol/L FeCl3改为____mol/L Fe2(SO4)3更为合理，其理由是____。

（2）定量如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是_____。

（3）查阅资料得知：将作为催化剂的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中H2O2均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的离子方程式分别是：2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+和__________。

II.欲用下图所示实验来证明MnO2是H2O2分解反应的催化剂。

（1）该实验不能达到目的，若想证明MnO2是催化剂还需要确认__________。

加入0.10mol MnO2粉末于50mL H2O2溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如下图所示。

（2）写出H2O2在二氧化锰作用下发生反应的化学方程式_________。

（3）A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为______>______>______>______，解释反应速率变化的原因__________。

Answer 1

【答案】产生气泡 0.05 排除阴离子的干扰 产生40mL气体的需要的时间 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 确认MnO2的质量和化学性质是否改变 D C B A 反应物浓度逐渐减小

【解析】

I. 本实验的目的是探究Fe3+和Cu2+催化H2O2分解的效果，需要注意“单一变量”原则；

II. 本实验主要考察催化剂的特点，以及化学反应速率的影响因素。

I. （1）甲中，加入催化剂的现象是有气泡生成，催化剂的作用是加快反应速率，所以可以通过观察产生气泡的快慢来判断两种催化剂的效果；Cl-本身具有很弱的还原性，H2O2具有强氧化性，更重要的是，SO42-和Cl-是否有催化效果也未知，所以为了排除阴离子差异的干扰，需要将FeCl3换为0.5mol/L的Fe2(SO4)3，以确保Fe3+的量和Cu2+的量相同；

（2）题中已告知两个实验都生成40mL的气体，其他影响因素已忽略，说明催化剂效果的数据只能是反应速率，故需要测量生成40mL气体所需要的时间；

（3）催化剂在整个化学反应中，可以看成是先参加了反应，再被生成了，这两个反应相加就是一个总反应，催化剂刚好被抵消了，表现为不参加反应；总反应为2H2O2=2H2O+O2↑，用总反应减去这个离子方程式就可以得到另一个离子方程式：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

II. （1）化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不变；要想证明MnO2是催化剂，还要验证这两点都不变才行；

（2）该反应的化学方程式为：；

（3）A、B、C、D各点的反应速率都是瞬时速率，瞬时速率的大小比较要看各点斜率，斜率越大，瞬时反应速率也越大；经观察，A、B、C、D四个点的斜率依次减小，所以化学反应速率：D＞C＞B＞A；由于四个点的条件都相同，随着反应的进行，H2O2不断被消耗，使得其浓度逐渐减小，所以其分解速率也逐渐减小。