Question

3．某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用實驗的方法探究一定溫度下，雙氧水濃度、催化劑用量（濃度）對H₂O₂分解速率的影響，實驗內(nèi)容如表所示，實驗裝置如圖所示：

實驗序號	參加反應(yīng)的物質(zhì)					收集amL（在標準狀況下）O2所需時間/s
	酸性Fe2（SO4）3溶液		H2O2溶液		H2O
	V/mL	c/mol•L-1	V/mL	c/mol•L-1	V/mL
①	4	0.1	3	4	3	t1
②	4	0.1	2	4	V1	5
③	V2	0.1	V3	4	2	t3

（1）V₁=4；若V₂=5，t₃＜t₁，則由實驗①、③可以得出的結(jié)論是增大催化劑濃度，可加快反應(yīng)速率．
（2）實驗②中0～5s內(nèi)用H₂O₂物質(zhì)的量濃度表示的反應(yīng)速率為$\frac{a}{560}mol•{L}^{-1}•{s}^{-1}$．
（3）在圖的方框中繪制出相應(yīng)的裝置．
（4）有人認為Fe³⁺催化H₂O₂分解的過程可分為兩個階段：①2Fe³⁺+H₂O₂=2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，寫出第二個階段反應(yīng)的離子方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）控制溶液總體積相等，改變反應(yīng)物以及催化劑用量即可探究濃度、催化劑用量對H₂O₂分解速率的影響；改變催化劑的用量，雙氧水的用量相同，根據(jù)反應(yīng)時間的快慢得出結(jié)論；
（2）根據(jù)2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，計算雙氧水在0～5s濃度的變化，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（3）利用排水法收集氧氣，體積量取用量筒；
（4）催化劑參與反應(yīng)過程并在最后生成，故第二個階段為另一部分過氧化氫將亞鐵離子氧化成三價鐵離子，據(jù)此寫出離子方程式．

解答 解：（1）探究濃度、催化劑用量對H₂O₂分解速率的影響，應(yīng)控制溶液總體積相等，改變反應(yīng)物以及催化劑用量即可，實驗①的總體積是4mL+3mL+
3mL=10mL，則實驗②中V₁=10mL-4mL-2mL=4mL；若V₂=5，則V₃=10mL-5mL-2mL=3mL，實驗①、③對比，雙氧水的用量（濃度）相同，實驗③增大的了催化劑的用量（濃度），t₃＜t₁，說明實驗③反應(yīng)更快，則由實驗①、③可以得出的結(jié)論是增大催化劑濃度，可加快反應(yīng)速率，
故答案為：4；增大催化劑濃度，可加快反應(yīng)速率；
（2）0～5s在標況下收集到氧氣amL，氧氣的物質(zhì)的量為：n（O₂）=$\frac{a×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$，根據(jù)2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，則消耗的雙氧水的物質(zhì)的量為：2n（O₂）=2×$\frac{a×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$，雙氧水在0～5s濃度的變化為：△c=$\frac{△n}{V}$=$\frac{2×\frac{a×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}}{10×1{0}^{-3}L}$=$\frac{a}{112}$mol/L，v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{a}{112}mol/L}{5s}$=$\frac{a}{560}mol•{L}^{-1}•{s}^{-1}$，
故答案為：$\frac{a}{560}mol•{L}^{-1}•{s}^{-1}$；
（3）氧氣難溶于水，利用排水法收集氧氣，水的體積等于氧氣的體積，可用量筒量取，裝置圖為：，
故答案為：；
（4）催化劑參與反應(yīng)過程并在最后生成，故第二個階段為另一部分過氧化氫將亞鐵離子氧化成三價鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為_：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．

點評 本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，明確濃度、催化劑等對反應(yīng)速率的影響即可解答，注意控制變量法在實驗中的應(yīng)用，注重基礎(chǔ)知識的考查，題目難度不大．