为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如图1、2所示的实验.请回答相关问题:
(1)定性分析:如图1可通过观察______,定性比较得出结论.有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3 更为合理,其理由是______.
(2)定量分析:如图2所示,实验时均以生成40mL气体为准,其它可能影响实验的因素均已忽略.图中仪器A的名称为______,检查该装置气密性的方法是______,实验中需要测量的数据是______.
(3)加入0.10mol MnO2粉末于50mL H2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图3所示.
①写出H2O2在二氧化锰作用下发生反应的化学方程式______.
②实验时放出气体的总体积是______mL.
③放出
气体所需时间为______ min.1 3
④反应放出
气体所需时间约为______ min.3 4
⑤A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为______>______>______>______.
⑥解释反应速率变化的原因______.
⑦计算H2O2的初始物质的量浓度______.(请保留两位有效数字)
(1)该反应中产生气体,可根据生成气泡的快慢判断,氯化铁和硫酸铜中阴阳离子都不同,无法判断是阴离子起作用还是阳离子起作用,硫酸钠和硫酸铜阴离子相同,可以消除阴离子不同对实验的干扰,
故答案为:产生气泡的快慢,消除阴离子不同对实验的干扰;
(2)A仪器名称是分液漏斗,检验装置气密性的方法是:关闭分液漏斗的活塞,将注射器活塞向外拉出一段,过一会后看其是否回到原位,如果不恢复原位,则证明气密性良好,否则不好;根据v=
知,还需要测定产生40mL气体所需的时间,△V △t
故答案为:分液漏斗;关闭分液漏斗的活塞,将注射器活塞向外拉出一段,过一会后看其是否回到原位,产生40mL气体所需的时间;
(3)①在二氧化锰作催化剂条件下,双氧水分解生成水和氧气,反应方程式为:2H2O2
2H2O+O2↑, MnO2 .
故答案为:2H2O2
2H2O+O2↑; MnO2 .
②根据图象知,第4分钟时,随着时间的推移,气体体积不变,所以实验时放出气体的总体积是60 mL,故答案为:60 mL;
③放出
气体体积是60 mL×1 3
=20 mL,根据图象知,需要的时间是1 min,故答案为:1 min; 1 3
④反应放出
气体体积为45mL,根据图象知,所需时间在2-3分钟之间,随着反应的进行,反应物浓度逐渐降低,反应速率逐渐减小,2-3分钟之间,平均反应速率=3 4
=13mL/min,产生8mL氧气需要的时间=(50-37)mL 1min
=0.6min,所以需要的时间为2.5~2.6min,故答案为:2.5~2.6min;8mL 13mL/mol
⑤根据图象结合v=
知,A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D>C>B>A,故答案为:△V △t
D>C>B>A;
⑥反应速率与反应物浓度成正比,随着反应的进行,反应物浓度逐渐降低,反应速率逐渐减小,
故答案为:随着反应的进行,浓度减小,反应速率减慢;
⑦设双氧水的物质的量为x,
2H2O2
2H2O+O2↑ MnO2 .
2mol 22.4L
x 0.06L
x=
=0.0054mol,2mol×0.06L 22.4L
所以其物质的量浓度=
=0.11 mol•L-1,故答案为:0.11 mol•L-1.0.0054mol 0.05L