Question

16．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	10mL 2% H2O2溶液	無
②	10mL 5% H2O2溶液	無
③	10mL 5% H2O2溶液	1mL 0.1mol•L-1 FeCl3溶液
④	10mL 5% H2O2溶液+少量HCl溶液	1mL 0.1mol•L-1 FeCl3溶液
⑤	10mL 5% H2O2溶液+少量NaOH溶液	1mL 0.1mol•L-1 FeCl3溶液

（1）實驗①和②的目的是探究濃度對反應(yīng)速率的影響．
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)康模�你對原實驗方案的改進方法是向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中）（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1所示．
分析該圖能夠得出的實驗結(jié)論是堿性環(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．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)計了如圖2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單位時間生成O₂的體積或生成單位體積O₂所需要的時間來比較．
（2）0.1g MnO₂粉末加入50mL H₂O₂溶液中，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時間的關(guān)系如圖3所示．請解釋化學(xué)反應(yīng)速率變化的原因：隨著反應(yīng)的進行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢．請計算H₂O₂的初始物質(zhì)的量濃度為0.11 mol/L（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）：a．MnO₂的質(zhì)量有沒有改變；b．MnO₂的化學(xué)性質(zhì)有沒有改變．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）實驗①和②的濃度不同；為了便于比較，應(yīng)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(yīng)速率最大，④的反應(yīng)速率最小，以此來解答；
Ⅱ．（1）實驗時可以通過測量單位時間生成O₂的體積或生成單位體積O₂所需要的時間來比較；
（2）隨著反應(yīng)的進行，溶液的濃度逐漸降低，反應(yīng)速率逐漸減�。桓鶕�(jù)圖象可以看出H₂O₂完全反應(yīng)放出60 mL O₂，根據(jù)2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑進行計算；根據(jù)催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量、化學(xué)性質(zhì)不變解答．

解答 解：Ⅰ．（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(xué)反應(yīng)速率的影響；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個變量來比較，則向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中），
故答案為：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)物的試管放在同一熱水浴中）；
（2）由圖可知，⑤的反應(yīng)速率最大，④的反應(yīng)速率最小，結(jié)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）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單位時間生成O₂的體積或生成單位體積O₂所需要的時間來比較，
故答案為：單位時間生成O₂的體積；生成單位體積O₂所需要的時間；
（2）濃度越大，反應(yīng)速率越大，反之越小，隨著反應(yīng)進行，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，則速率逐漸減��；根據(jù)圖象可以看出H₂O₂完全反應(yīng)放出60 mL O₂，H₂O₂的分解反應(yīng)為2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，則：n（H₂O₂）=$\frac{0.06}{22.4}$×2≈0.00536 mol，
所以H₂O₂的初始物質(zhì)的量濃度為：c（H₂O₂）=$\frac{0.00536}{0.05}$≈0.11 mol/L；
如果反應(yīng)前后MnO₂的質(zhì)量有沒有改變、MnO₂的化學(xué)性質(zhì)有沒有改變，則證明MnO₂在此實驗中對H₂O₂的分解起催化作用，
故答案為：隨著反應(yīng)的進行，濃度減小，反應(yīng)速率減慢；0.11 mol/L；MnO₂的質(zhì)量有沒有改變；MnO₂的化學(xué)性質(zhì)有沒有改變．

點評 本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，題目難度中等，試題能夠較好的考查學(xué)生實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)處理、圖象分析的綜合能力，注意掌握溫度、濃度、催化劑等因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響．