Question

為了研究外界條件對(duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響，某同學(xué)做了以下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答

編號(hào)	操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①	分別在試管A、B中加入5mL 5% H2O2溶液，各滴入2滴等濃度 FeCl3溶液．待試管中均有適量氣泡出現(xiàn)時(shí)，將試管A放入盛有5℃左右冷水的燒杯中浸泡；將試管B放入盛有40℃左右熱水的燒杯中浸泡．	試管A中不再產(chǎn)生氣泡；試管B中產(chǎn)生的氣泡量增大．
②	另取兩支試管分別加入5mL 5% H2O2溶液和5mL 10% H2O2溶液	試管A、B中均未明顯見到有氣泡產(chǎn)生．

（1）過(guò)氧化氫分解的化學(xué)方程式為______．
（2）實(shí)驗(yàn)①的目的是______．
實(shí)驗(yàn)中滴加FeCl₃溶液的目的是______．
（3）實(shí)驗(yàn)②未觀察到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為了幫助該同學(xué)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，你提出的�?duì)上述操作的改進(jìn)意見是______（用實(shí)驗(yàn)中提供的試劑）．
（4）某同學(xué)在50mL一定濃度的H₂O₂溶液中加入一定量的二氧化錳，放出氣體的體積與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖1所示，則A、B、C三點(diǎn)所表示的瞬時(shí)反應(yīng)速率最慢的是______．
（5）催化劑是化學(xué)反應(yīng)前后______ 均未改變的一類化學(xué)物質(zhì)．
（6）對(duì)于H₂O₂分解反應(yīng)，Cu²⁺也有一定的催化作用．為比較Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解的催化效果，某化學(xué)研究小組的同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題：

①定性分析：如圖甲可通過(guò)觀察______，定性比較得出結(jié)論．有同學(xué)提出將FeCl₃改為______更為合理，其理由是______．
②定量分析：用圖乙所示裝置做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成40mL氣體為準(zhǔn)，其他可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略．實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是______．

Answer 1

解：（1）過(guò)氧化氫分解，F(xiàn)eCl₃在此反應(yīng)中作催化劑，起催化作用，能加快過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生氧氣的速率，反應(yīng)的方程式為：2H₂O₂2H₂O+O₂↑；
（2）分別在試管A、B中加入 5mL 5% H₂O₂溶液，各滴入2滴等濃度 FeCl₃溶液．待試管中均有適量氣泡出現(xiàn)，說(shuō)明過(guò)氧化氫分解能發(fā)生，試管A、B中均有適量氣泡出現(xiàn)時(shí)，將試管A放入盛有5℃左右冷水的燒杯中；將試管B放入盛有40℃左右熱水的燒杯中，兩支試管不同點(diǎn)是試管A的溫度比試管B的溫度低，說(shuō)明研究的是溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，而開始加滴加FeCl₃溶液，目的加快H₂O₂分解，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象易于觀察；
（3）影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素有濃度、溫度、氣體的壓強(qiáng)、催化劑、固體的表面積，另取兩支試管分別加入 5mL 5%H₂O₂溶液和 5mL10%H₂O₂溶液，試管A、B中均未見氣泡產(chǎn)生，為加快反應(yīng)速率，可從溫度或催化劑的影響角度考慮，如：將兩支試管同時(shí)放入盛有相同溫度熱水的燒杯中，或向兩支試管中同時(shí)滴入2滴等濃度的 FeCl₃溶液，觀察產(chǎn)生氣泡的速率；
（4）該圖象橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示生成氣體的體積，時(shí)間越短生成的氣體越多，反應(yīng)速率越快，所以速率最慢的為C；
（5）催化劑是改變反應(yīng)的速率，而在化學(xué)反應(yīng)前后其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都沒有發(fā)生改變；
（6））①至于定性分析可以根據(jù)產(chǎn)生氣泡的速率來(lái)進(jìn)行判斷反應(yīng)的快慢；為比較Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解的催化效果，要保持其它條件相同，而FeCl₃溶液中還有氯離子，CuSO₄中含有銅離子，因此氯離子可能也會(huì)影響反應(yīng)速率，產(chǎn)生干擾，所以可將將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃；
②若定量分析反應(yīng)的快慢可以測(cè)定收集40mL的氣體所需的時(shí)間，時(shí)間短則反應(yīng)快；
故答案為：（1）2H₂O₂2H₂O+O₂↑；
（2）研究溫度對(duì)H₂O₂分解速率的影響 加快H₂O₂分解速率，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象易于觀察；
（3）將兩支試管同時(shí)放入盛有相同溫度熱水的燒杯中，或向兩支試管中同時(shí)滴入2滴等濃度FeCl₃溶液，觀察產(chǎn)生氣泡的速率；
（4）C點(diǎn)的速率；
（5）質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)；
（6）①溶液中氣泡產(chǎn)生的速率； Fe₂（SO₄）₃；排除氯離子的干擾（合理即可）；
②收集40mL氣體所需的時(shí)間．
分析：（1）根據(jù)FeCl₃在此反應(yīng)中作催化劑，過(guò)氧化氫分解生成氧氣和水，寫出反應(yīng)的方程式；
（2）根據(jù)試管A、B實(shí)驗(yàn)操作的異同點(diǎn)解答實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br/>（3）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素解答；
（4）根據(jù)速率的表示方法和圖象橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的意義解答；
（5）根據(jù)催化劑的定義分析；
（6）至于定性分析可以根據(jù)產(chǎn)生氣泡的速率來(lái)進(jìn)行判斷反應(yīng)的快慢；在探究類似的影響反應(yīng)速率的快慢的因素時(shí)通常采取控制變量法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選擇合適的物質(zhì)；
若定量分析反應(yīng)的快慢可以收集一定體積的氣體，時(shí)間短則反應(yīng)快，可以據(jù)此解答．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，可依據(jù)催化劑的特點(diǎn)和控制變量法的思想分析問(wèn)題及設(shè)計(jì)方案，綜合性比較強(qiáng)，難度較大．