Question

【題目】氧化劑H2O2在反應(yīng)時不產(chǎn)生污染物被稱為綠色氧化劑，因而受到人們越來越多的關(guān)注。

I.某實驗小組以H2O2分解為例，探究濃度、催化劑、溶液酸堿性對反應(yīng)速率的影響。在常溫下按照如下表所示的方案完成實驗。

實驗編號	反應(yīng)物	催化劑
①	10 mL 2% H2O2溶液	無
②	10 mL 5% H2O2溶液	無
③	10 mL 5% H2O2溶液	1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液
④	10 mL 5% H2O2溶液+少量HCl溶液	1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液
⑤	10 mL 5% H2O2溶液+少量NaOH溶液	1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液

（1）實驗①和②的目的是_________________________________。同學(xué)們進行實驗時沒有觀察到明顯現(xiàn)象而無法得出結(jié)論。資料顯示，通常條件下H2O2穩(wěn)定，不易分解。為了達到實驗?zāi)康�，你對原實驗方案的改進方法是_________________________（填一種方法即可）。

（2）實驗③④⑤中，測得生成氧氣的體積隨時間變化的關(guān)系如圖所示。

分析該圖能夠得出的實驗結(jié)論是________________________________。

II.資料顯示，某些金屬離子或金屬氧化物對H2O2的分解起催化作用。為比較Fe3+和Cu2+對H2O2分解的催化效果，該實驗小組的同學(xué)設(shè)計了如下圖所示的實驗裝置進行實驗。

（1）某同學(xué)通過測定O2的體積來比較H2O2的分解速率快慢，實驗時可以通過測量_______或______來比較。

（2）0.1 g MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中，在標準狀況下放出氣體的體積和時間的關(guān)系如圖所示。請解釋化學(xué)反應(yīng)速率變化的原因：_____________。請計算H2O2的初始物質(zhì)的量濃度為________________(保留兩位有效數(shù)字)。

為探究MnO2在此實驗中對H2O2的分解起催化作用，需補做下列實驗（無 需寫出具體操作）：/span>a._________________；b.___________________。

Answer 1

【答案】探究濃度對反應(yīng)速率的影響 向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放入同一熱水浴中） 堿性環(huán)境能增大H2O2分解的速率，酸性環(huán)境能減小H2O2分解的速率 相同時間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積 生成相同體積O2所需要的時間 隨著反應(yīng)的進行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢 0.11 mol·L－1 MnO2的質(zhì)量有沒有改變 MnO2的化學(xué)性質(zhì)有沒有改變

【解析】

I.（1）實驗①和②中H2O2的濃度不同，其它條件相同，故實驗?zāi)康氖翘骄繚舛葘Ψ磻?yīng)速率的影響；實驗時沒有觀察到明顯現(xiàn)象是因為反應(yīng)太慢，那么就要采取措施加快反應(yīng)，可以向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放入同一熱水浴中。

（2）從圖可以看出產(chǎn)生O2的最終體積相等，但溶液的酸堿性不同，反應(yīng)速率不同，在堿性環(huán)境能增大H2O2分解的速率，酸性環(huán)境能減小H2O2分解的速率。

II.（1）通過測定O2的體積來比較H2O2的分解速率快慢時可以看相同時間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積，或生成相同體積O2所需要的時間。

（2）從圖可以看出，反應(yīng)開始后，在相同的時間內(nèi)生成的O2的體積逐漸減小，反應(yīng)速率變慢，那么造成反應(yīng)變慢的原因是隨著反應(yīng)的進行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢；反應(yīng)在進行到4min時O2的體積不再改變，說明反應(yīng)完全，生成O2的物質(zhì)的量為：60×10-3L÷22.4L/mol=2.7×10-3mol，根據(jù)反應(yīng)2H2O2＝2H2O＋O2↑,生成2.7×10-3mol O2，需要消耗H2O2的物質(zhì)的量為5.4×10-3mol，則H2O2的物質(zhì)的量濃度為：5.4×10-3mol÷ 0.05L=0.11 mol·L－1；要探究MnO2是不是起到催化作用，根據(jù)催化劑在反應(yīng)中的特點：反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)沒有發(fā)生改變，所以需要補做實驗來確定MnO2的質(zhì)量有沒有改變、MnO2的化學(xué)性質(zhì)有沒有改變。