研究发现某些金属离子如Fe3+、Cu2+等对H2O2的分解也具有催化作用,为了比较MnO2与Fe3+和Cu2+的催化效果,某同学设计了如图甲、乙所示的实验。

所属学校:学历教育 科目:高中化学 2024-09-08 08:29:28 高中化学

研究发现某些金属离子如Fe3+、Cu2+等对H2O2的分解也具有催化作用,为了比较MnO2与Fe3+和Cu2+的催化效果,某同学设计了如图甲、乙所示的实验。

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(1)定性分析:图甲可通过观察__________(填写相关实验现象),定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3或者将CuSO4改为CuCl2更为合理,其理由是______________。

(2)定量分析: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。检查乙装置气密性的方法是_____________,实验中需要测量的数据是___________。

(3)加入0.10molMnO2 粉末于50mLH2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示.

①实验时放出气体的总体积是_______mL,反应放出气体所需时间约为_________min。

②A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D>C>B>A.解释反应速率变化的原因:______________。

③计算H2O2的初始物质的量浓度为__________mol/L。(保留两位有效数字)

【答案】

(1)产生气泡的快慢(2分)消除阴离子不同对实验的干扰(2分)

(2)关闭分液漏斗活塞,将注射器活塞向外拉出一段,过一会后看其是否回到原位(2分)产生40mL气体所需的时间(2分)

(3)①60(1分)4(1分)②随着反应的进行,浓度减小,反应速率减慢(2分)③0.11(2分)

【解析】

(1)比较反应速率的大小可通过生成气泡的快慢来判断,比较金属阳离子的催化效果要排斥阴离子的干扰;

(2)检验气密性可通过关闭分液漏斗活塞,将注射器活塞向外拉出一段,如活塞回到原位说明气密性良好;比较化学反应速率大小,可用生成相同体积气体所需时间,或相同时间内生成气体的体积进行判断;

(3)①当反应进行到4min时,反应结束,生成气体的体积最大为60mL;

②由于随着反应的进行,浓度减小,因此导致反应速率减慢;

③根据方程式计算

2H2O=2H2O+O2↑

2mol 22.4L

n(H2O2)0.06L

n(H2O2)=2mol×0.06L/22.4L=0.00536mol,

所以c(H2O2)=0,00536mol/0.05L=0.11mol•L-1。

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