Question

催化劑在生產和科技領域中起著重大作用．為比較Fe³⁺、Cu²⁺和MnO₂對H₂O₂分解反應的催化效果，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）同學X觀察甲中兩支試管產生氣泡的快慢，由此得出Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，其結論

不合理

（填“合理”或“不合理”），理由是

陰離子種類不同

．
（2）同學Y利用乙裝置探究MnO₂對H₂O₂分解的催化效果．將50mL H₂O₂一次性加入盛有0.10mol MnO₂粉末的燒瓶中，測得標準狀況下由量氣管讀出氣體的體積[V（量氣管）/mL]和時間（t/min）的關系如丙圖所示．
①b

＜

（填“＜”、“＞”或“=”）90mL，原因是

由于反應物濃度減小，反應速率減小，3min～4min生成10mL氣體，那么2min～3min生成氣體的體積應大于10mL，故b小于90mL

．
②同學Y除了探究MnO₂對H₂O₂分解速率的影響情況，還可得出

反應物濃度

對H₂O₂分解速率的影響情況．
（3）催化劑能加快反應速率，是因為它能改變反應的路徑，使發生反應所需的活化能

降低

（填“升高”“降低”“不變”）．

Answer 1

分析：（1）比較反應速率的大小可通過生成氣泡的快慢來判斷，比較金屬陽離子的催化效果要排斥陰離子的干擾；
（2）①根據圖象斜率判斷反應速率快慢；
②反應過程催化劑沒變，但反應物的濃度降低，反應速率減小；
（3）根據催化劑與活化能的關系解答．

解答：解：（1）催化劑能改變化學反應的速率，這里是加快速率，若圖1所示實驗中反應速率為①＞②，則一定說明氯化鐵比硫酸銅催化效果好，因二者所含的陰離子不同，要證明Fe³⁺比Cu²⁺對H₂O₂分解催化效果好，還要使選擇的試劑中陰離子種類相同，所以得出Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，其結論不合理，故答案為：不合理；陰離子種類不同；
（2）①圖象斜率的大小反映反應速率快慢，斜率越大，反應速率越快，將50mL H₂O₂一次性加入盛有0.10mol MnO₂粉末的燒瓶中，由于反應物濃度減小，反應速率減小，3min～4min生成10mL氣體，那么2min～3min生成氣體的體積應大于10mL，故b小于90mL，
故答案為：＜；由于反應物濃度減小，反應速率減小，3min～4min生成10mL氣體，那么2min～3min生成氣體的體積應大于10mL，故b小于90mL；
②在加入催化劑的條件下隨著反應物濃度的降低，反應速率減小，故答案為：反應物濃度；
（3）催化劑加快化學反應速率是降低了反應的活化能，故答案為：降低．

點評：本題考查了催化劑的作用，題目難度中等，解答須理清化學反應速率與催化劑間的關系以及速率與圖象間的關系．