Question

18．選用適當?shù)拇呋瘎┦歉淖兎磻?yīng)速率常用的有效方法之一．某實驗小組以H₂O₂分解為例，探究Fe³⁺和Cu²⁺對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）需用托盤天平稱取2.5g膽礬晶體，溶解膽礬晶體時需要的玻璃儀器是燒杯和玻璃棒．
（2）如圖是實驗小組配制100mL 0.1mol/LCuSO₄溶液過程中定容操作的示意圖，該操作的錯誤之處未用膠頭滴管定容、定容時應(yīng)平視液面．

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


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

實驗序號	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，還要用到的計量工具是秒表．為確保實驗的準確性，實驗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，如果一段時間后，滴定管中液面不再下降，說明氣密性良好．．
（5）實驗①④的主要目的是排除SO₄^2-對雙氧水分解速率的影響．
（6）實驗②中選用試劑的體積v₁=5mL．
（7）實驗③中選用的試劑M是0.05mol/LFe₂（SO₄）₃溶液；若正確選用試劑進行實驗，測得收集V mL O₂所需時間m＞n＞p，由此得出的實驗結(jié)論是Fe³⁺和Cu²⁺對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硫酸銅來計算所需的膽礬的物質(zhì)的量和質(zhì)量；溶解固體時用燒杯和玻璃棒；
（2）定容時，開始直接向容量瓶中倒水，后來改用膠頭滴管逐滴滴入；定容時應(yīng)平視；
（3）定容時俯視液面，會導(dǎo)致溶液體積偏�。�
II．根據(jù)實驗?zāi)康氖翘骄縁e³⁺和Cu²⁺對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．且從實驗裝置可知，要通過測量生成相同體積的氣體所需要的時間來判斷分解速率的快慢．
將實驗①②③做
（4）本實驗是要通過測量生成相同體積的氣體所需要的時間來判斷分解速率的快慢，據(jù)此分析所需的計量工具；若氣密性良好，則滴定管中的液面一段時間后不再下降；
（5）實驗①④的不同是④中加入了SO₄^2-，據(jù)此分析；
（6）實驗②的目的是為了探究Cu²⁺對H₂O₂分解速率的影響，根據(jù)控制變量法來分析；
（7）實驗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；測得收集V mL O₂所需時間m＞n＞p，所需時間越長，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；溶解固體時用燒杯和玻璃棒．故答案為：2.5g，燒杯和玻璃棒；
（2）定容時，開始直接向容量瓶中倒水，后來改用膠頭滴管逐滴滴入；定容時應(yīng)平視，否則所配溶液的體積不準，故答案為：未用膠頭滴管定容；定容時應(yīng)平視液面；
（3）定容時俯視液面，會導(dǎo)致溶液體積偏小，則溶液濃度偏高，故答案為：偏高；
II．（4）本實驗是要通過測量生成相同體積的氣體所需要的時間來判斷分解速率的快慢，故所需的計量工具還有秒表；檢查裝置的氣密性時，要關(guān)閉分液漏斗活塞，向右端滴定管中加水，如果一段時間后，滴定管中液面不再下降，說明氣密性良好，故答案為：秒表；關(guān)閉分液漏斗活塞，向右端滴定管中加水，如果一段時間后，滴定管中液面不再下降，說明氣密性良好；
（5）實驗①④的不同是④中引入了SO₄^2-，故通過④和①的對比，可以排除SO₄^2-對雙氧水分解速率的影響，故答案為：排除SO₄^2-對雙氧水分解速率的影響；
（6）通過①和②的對比，實驗②可以探究Cu²⁺對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）實驗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；測得收集V mL O₂所需時間m＞n＞p，所需時間越長，則催化效率越低，故可以得出的結(jié)論為Fe³⁺和Cu²⁺對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H₂O₂分解均有催化作用，但Fe³⁺的催化效果更好．

點評 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反應(yīng)速率的影響，根據(jù)控制變量法來分析，綜合性較強，難度較大．