化学
回归、改进、拓展教材实验，是高考化学实验考查的常见形式．Ⅰ．甲组同学在进行《必修二》实验2-5“Fe3+离子在H2O2溶液分解实验中的催化作用”时，进行了以下探究．基于目前学过的元素周期表的相关知识，该小组推测了同为第四周期第Ⅷ族的Fe、Co、Ni可能有相似的催化机理．【查阅资料】：钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域．其中CoxNi（1-x）Fe2O4（其中Co、Ni均为+2价）也可用作H2O2分解的催化剂，具有较高的活性． （1）写出H2O2溶液在Fe3+催化下分解的化学方程式．（

2019-04-20

回归、改进、拓展教材实验，是高考化学实验考查的常见形式．
Ⅰ．甲组同学在进行《必修二》实验2-5“Fe3+离子在H2O2溶液分解实验中的催化作用”时，进行了以下探究．基于目前学过的元素周期表的相关知识，该小组推测了同为第四周期第Ⅷ族的Fe、Co、Ni可能有相似的催化机理．
【查阅资料】：钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域．其中CoxNi（1-x）Fe2O4（其中Co、Ni均为+2价）也可用作H2O2分解的催化剂，具有较高的活性．
作业帮
（1）写出H2O2溶液在Fe3+催化下分解的化学方程式___．
（2）①该催化剂中铁元素的化合价为___．
②如图表示两种不同方法制得的催化剂CoxNi（1-x）Fe2O4在10℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线．由图中信息可知：___法制取得到的催化剂活性更高，由此推测Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是___．
Ⅱ．乙组同学在进行《选修四》实验2-2“草酸溶液浓度对酸性高锰酸钾溶液褪色时间的影响”时，发现溶液褪色总是先慢后快，该小组设计了如下过程探究其原因：
【查阅资料】KMnO4溶液氧化H2C2O4的反应历程为（流程中“Ⅲ”等为Mn的价态）：
作业帮
【提出假设】假设1：该反应为放热反应
假设2：反应生成的Mn2+对该反应有催化作用
假设3：K+对该反应有催化作用
【设计、完成实验】
（3）称取___g草酸晶体（H2C2O4•2H2O），配制500mL 0.10mol/L H2C2O4溶液．在上述过程中必须用到的2种定量仪器是托盘天平和___
（4）完成探究，记录数据
实验
编号		 烧杯中所加试剂及用量（mL） 控制条件 溶液褪色时间（s）
0.10mol/L
H2C2O4溶液		 等浓度
KMnO4溶液		 H2O 0.50mol/L
稀硫酸
1 30 20 30 20 18
2 30 20 30 20 水浴控制温度65℃ 15
3 30 20 30 20 加入少量MnSO4固体 3.6
4 30 20 x 20 加入5mL 0.10mol/L K2SO4溶液 18
仔细阅读分析表中数据，回答问题：
x=___mL，假设___成立（填“1”、“2”或“3”）
优质解答
I．（1）H2O2溶液在Fe3+催化下分解产生水和氧气，方程式为：2H2O2
 三价铁离子 
.
 
2H2O+O2↑，
故答案为：2H2O2
 三价铁离子 
.
 
2H2O+O2↑；
（2）①CoxNi（1-x）Fe2O4中Co、Ni均为+2，O为-2价，则Fe的化合价为
4×2-(2x+2-2x)
2
=+3，
故答案为：+3；
②过氧化氢的分解速率越大，催化剂活性更高，根据图象可知，x相同时，微波水热法初始速度大于常规水热法，故微波水热法制得催化剂的活性更高；
由图可知，随x值越大，过氧化氢的分解速率越大，而x增大，Co2+的比例增大，故Co2+的催化活性更高，
故答案为：微波水热；Co2+；
Ⅱ．（3）配制500mL 0.10mol/L H2C2O4溶液，所需的草酸的物质的量n=CV=0.5L×0.10mol/L=0.05mol，即需要的草酸晶体（H2C2O4•2H2O）的物质的量为0.05mol，质量m=nM=0.05mol×126g/mol=6.3g；配制过程中用到的仪器是：托盘天平、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管，其中用到的2种定量仪器是托盘天平和500mL容量瓶，故答案为：6.3；500mL容量瓶；
（4）若要探究K+对该反应有无催化作用，必须保持其他的影响因素如H2C2O4的浓度、KMnO4的浓度以及稀硫酸的浓度与实验1是相同的，而H2C2O4、KMnO4以及稀硫酸的加入的物质的量相同，故若使浓度相同，则必须溶液体积与实验1相同，故加入的水的体积X=25mL，根据溶液褪色的时间可以看出，Mn2+对该反应有催化作用，导致反应速率加快，溶液褪色的时间缩短，故假设2是成立的，
故答案为：25；2． I．（1）H2O2溶液在Fe3+催化下分解产生水和氧气，方程式为：2H2O2
 三价铁离子 
.
 
2H2O+O2↑，
故答案为：2H2O2
 三价铁离子 
.
 
2H2O+O2↑；
（2）①CoxNi（1-x）Fe2O4中Co、Ni均为+2，O为-2价，则Fe的化合价为
4×2-(2x+2-2x)
2
=+3，
故答案为：+3；
②过氧化氢的分解速率越大，催化剂活性更高，根据图象可知，x相同时，微波水热法初始速度大于常规水热法，故微波水热法制得催化剂的活性更高；
由图可知，随x值越大，过氧化氢的分解速率越大，而x增大，Co2+的比例增大，故Co2+的催化活性更高，
故答案为：微波水热；Co2+；
Ⅱ．（3）配制500mL 0.10mol/L H2C2O4溶液，所需的草酸的物质的量n=CV=0.5L×0.10mol/L=0.05mol，即需要的草酸晶体（H2C2O4•2H2O）的物质的量为0.05mol，质量m=nM=0.05mol×126g/mol=6.3g；配制过程中用到的仪器是：托盘天平、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管，其中用到的2种定量仪器是托盘天平和500mL容量瓶，故答案为：6.3；500mL容量瓶；
（4）若要探究K+对该反应有无催化作用，必须保持其他的影响因素如H2C2O4的浓度、KMnO4的浓度以及稀硫酸的浓度与实验1是相同的，而H2C2O4、KMnO4以及稀硫酸的加入的物质的量相同，故若使浓度相同，则必须溶液体积与实验1相同，故加入的水的体积X=25mL，根据溶液褪色的时间可以看出，Mn2+对该反应有催化作用，导致反应速率加快，溶液褪色的时间缩短，故假设2是成立的，
故答案为：25；2．
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