9.
氧化剂\(\rm{H_{2}O_{2}}\)在反应时不产生污染物,被称为绿色氧化剂,因而受到人们越来越多的关注。
图\(\rm{1}\) 图\(\rm{2}\) 图\(\rm{3}\)
Ⅰ\(\rm{.}\)某实验小组以\(\rm{H_{2}O_{2}}\)分解为例,探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。
实验 编号 | 反应物 | 催化剂 |
\(\rm{①}\) | \(\rm{10 mL 2\% H_{2}O_{2}}\)溶液 | 无 |
\(\rm{②}\) | \(\rm{10 mL 5\% H_{2}O_{2}}\)溶液 | 无 |
\(\rm{③}\) | \(\rm{10 mL 5\% H_{2}O_{2}}\)溶液\(\rm{+}\) \(\rm{1 mL H_{2}O}\) | \(\rm{1 mL 0.1 mol·L^{-1}}\) \(\rm{FeCl_{3}}\)溶液 |
\(\rm{④}\) | \(\rm{10 mL 5\% H_{2}O_{2}}\)溶液\(\rm{+}\) \(\rm{1 mL HCl}\)溶液 | \(\rm{1 mL 0.1 mol·L^{-1}}\) \(\rm{FeCl_{3}}\)溶液 |
\(\rm{⑤}\) | \(\rm{10 mL 5\% H_{2}O_{2}}\)溶液\(\rm{+}\) \(\rm{1 mL NaOH}\)溶液 | \(\rm{1 mL 0.1 mol·L^{-1}}\) \(\rm{FeCl_{3}}\)溶液 |
\(\rm{(1)}\) 实验\(\rm{①}\)和\(\rm{②}\)的目的是_____________。同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下\(\rm{H_{2}O_{2}}\)稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进方法是______________\(\rm{(}\)填一种即可\(\rm{)}\)。
\(\rm{(2)}\) 实验\(\rm{③④⑤}\)中,测得生成氧气的体积随时间变化如图\(\rm{1}\)所示。分析该图能够得出的实验结论是________________________。
Ⅱ\(\rm{.}\)资料显示,某些金属离子对\(\rm{H_{2}O_{2}}\)的分解起催化作用。为比较\(\rm{Fe^{3+}}\)和\(\rm{Cu^{2+}}\)对\(\rm{H_{2}O_{2}}\)分解的催化效果,该实验小组的同学设计了如图\(\rm{2}\)所示的实验装置进行实验。
\(\rm{(3)}\) 某同学通过测定\(\rm{O_{2}}\)的体积来比较\(\rm{H_{2}O_{2}}\)的分解速率快慢,实验时可以通过测量 __________或 __________来比较。
\(\rm{(4)}\) 已知:\(\rm{Fe^{3+}}\)催化\(\rm{H_{2}O_{2}}\)分解的机理可分两步反应进行,第一步反应为\(\rm{2Fe^{3+}+H_{2}O_{2}=2Fe^{2+}+O_{2}↑+2H^{+}}\),完成第二步反应的离子方程式:\(\rm{Fe^{2+}+}\) \(\rm{H_{2}O_{2}+}\) ____\(\rm{=}\) ___\(\rm{+}\) _____
Ⅲ\(\rm{. MnO_{2}}\)对\(\rm{H_{2}O_{2}}\)的分解有催化作用,某实验小组对\(\rm{H_{2}O_{2}}\)的分解做了如下探究。下表是该实验小组研究影响\(\rm{H_{2}O_{2}}\)分解速率的因素时记录的一组数据,将质量相同但状态不同的\(\rm{0.1 g MnO_{2}}\)分别加入盛有\(\rm{50 mL}\)等浓度的\(\rm{H_{2}O_{2}}\)溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,结果如下:
\(\rm{MnO_{2}}\) | 触摸试 管情况 | 观察结果 | 反应完成所 需的时间 |
粉末状 | 很烫 | 剧烈反应,带火星的木条复燃 | \(\rm{4 min}\) |
块状 | 微热 | 反应较慢,火星红亮但木条未复燃 | \(\rm{30 min}\) |
\(\rm{(5)}\) 写出大试管中发生反应的化学方程式: __________,该反应是____\(\rm{(}\)填“放热”或“吸热”\(\rm{)}\)反应。
\(\rm{(6)}\) 实验结果表明,催化剂的催化效果与___有关。
\(\rm{(7)}\) 实验过程中放出气体的体积\(\rm{(}\)标准状况\(\rm{)}\)和时间的关系如图\(\rm{3}\)所示。解释反应速率变化的原因:__________,计算\(\rm{H_{2}O_{2}}\)的初始物质的量浓度为__\(\rm{(}\)保留两位有效数字\(\rm{)}\)。