Question

H₂O₂是實驗室常用的一種化學試劑．
I．某實驗小組以H₂O₂分解為例，研究濃度、催化劑、溶液酸堿性對反應速率的影響．在常溫下按照如下方案完成實驗．

實驗編號	反應物	催化劑
①	10mL2% H2O2溶液	無
②	10mL5% H2O2溶液	無
③	10mL5% H2O2溶液	1mL0.1mol?L-1FeCl3溶液
④	10mL5% H2O2溶液+少量HCl溶液	1mL0.1mol?L-1FeCl3溶液
⑤	10mL5% H2O2溶液+少量NaOH溶液	1mL0.1mol?L-1FeCl3溶液

（1）實驗①和②的目的是

 

，實驗時由于沒有觀察到明顯現(xiàn)象而無法得出結論．資料顯示，通常條件下H₂O₂穩(wěn)定，不易分解．為了達到實驗目的，你對原實驗方案的改進是

 

．
（2）實驗③、④、⑤中，測得生成氧氣的體積隨時間變化的關系如圖1．分析圖能1夠得出的實驗結論是

 

．

Ⅱ．為比較Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，某化學研究小組的同學設計了如圖2所示的實驗裝置進行實驗．
（1）實驗時均以生成40mL氣體為準，其它可能影響實驗的因素均已忽略，則實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是

 

．
（2）加入0.1g mol MnO₂粉末于50mL H₂O₂溶液中，在標準狀況下放出氣體的體積和時間的關系如圖3所示．解釋反應速率變化的原因

 

，計算H₂O₂的初始物質的量濃度

 

．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）實驗①和②的濃度不同；為了便于比較，應在相同的條件下利用一個變量來比較；
（2）由圖可知，⑤的反應速率最大，④的反應速率最小，以此來解答；
Ⅱ（1）實驗時均以生成40mL氣體為準，再測定出收集氣體消耗的時間，就可以比較反應速率快慢；
（2）根據(jù)反應過程中雙氧水的濃度逐漸減小進行解答；根據(jù)生成的標況下的氧氣的體積計算出雙氧水的濃度．

解答：解：（1）實驗①和②的濃度不同，則該實驗的目的為探究濃度對化學反應速率的影響；為了便于比較，應在相同的條件下利用一個變量來比較，則向反應物中加入等量同種催化劑（或將盛有反應物的試管放在同一熱水浴中），
故答案為：探究濃度對反應速率的影響；向反應物中加入等量同種催化劑（或將盛有反應物的試管放在同一熱水浴中）；
（2）由圖可知，⑤的反應速率最大，④的反應速率最小，結合實驗方案可知，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，
故答案為：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）實驗時均以生成40mL氣體為準，其它可能影響實驗的因素均已忽略，只要測定出收集40mL氣體需要的時間，即可比較反應速率大小，
故答案為：產生40mL氣體所需的時間；
（2）加入0.1g mol MnO₂粉末于50mL H₂O₂溶液中，隨著反應的進行，雙氧水的濃度會逐漸減小，所以反應速率逐漸減小，相同時間內收集到的氧氣的體積會減少；反應到4min時，氧氣的體積不再變化，說明雙氧水反應完全，收集到了標況下60mL氧氣，氧氣的物質的量為：

60×10-3L

22.4L/mol

≈0.00268mol，根據(jù)反應關系式2H₂O₂～O₂可知，雙氧水的物質的量濃度為：

0.00268mol×2

0.05L

≈0.11mol/L，
故答案為：隨著反應的進行，濃度減小，反應速率減慢； 0.11 mol?L^-1．

點評：本題考查影響化學反應速率的因素、物質的量濃度的簡單計算，難度中等，試題較好的考查學生實驗設計、數(shù)據(jù)處理、圖象分析的綜合能力，合理分析表中信息、得出正確結論是解題關鍵．