Question

8．FeCl₃溶液能對(duì)過(guò)氧化氫的分解起催化作用，某小組擬在相同濃度FeCl₃溶液的催化下，探究過(guò)氧化氫濃度對(duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響．
寫(xiě)出本實(shí)驗(yàn)發(fā)生反應(yīng)的文字表達(dá)式過(guò)氧化氫$\stackrel{氯化鐵溶液}{→}$水+氧氣．
（1）分別取相同體積、不同濃度的過(guò)氧化氫溶液于錐形瓶中，注入相同體積、相同濃度的FeCl₃溶液，如圖觀察到氣泡生成的速度，就可以粗略判斷，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果．
為進(jìn)一步判斷上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性，運(yùn)用右圖，小剛同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)．
（2）[方案一]在不同過(guò)氧化氫濃度下，測(cè)定收集相同氣體體積所需時(shí)間．
[方案二]在不同過(guò)氧化氫濃度下，測(cè)定相同時(shí)間收集的氣體的體積；
方案二的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果：

物理量
實(shí)驗(yàn)序號(hào)	30%H2O2溶液的體積（mL）	2%FeCl3溶液的體積（mL）	加入H2O的體積（mL）	反應(yīng)的時(shí)間（min）	生成O2的體積（mL）
1	5	x	20	5	V1
2	10	3	15	y	V2

①表中x=3，y=5．
②實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過(guò)測(cè)量，若V₁＜V₂（填“＞”“=”或“＜”），說(shuō)明反應(yīng)物的濃度越高，反應(yīng)速度越快．
（3）除了過(guò)氧化氫濃度之外，還有哪些因素能影響它分解生成氧氣的速率？請(qǐng)任意選擇一種并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案第一種情況：催化劑的質(zhì)量
【假 設(shè)】H₂O₂生成O₂ 的快慢還與 過(guò)氧化氫的催化劑質(zhì)量有關(guān)．
【實(shí)驗(yàn)方案】常溫下，在兩瓶同質(zhì)量、同濃度的H₂O₂溶液中，分別加入不同質(zhì)量的（分別取1g和3g）MnO₂，測(cè)量各生成一瓶（相同體積）O₂ 所需的時(shí)間．
第二種情況：溫度：
【假 設(shè)】H₂O₂生成O₂ 的快慢還與 溫度有關(guān)．
【實(shí)驗(yàn)方案】常溫下，在兩瓶同質(zhì)量、同濃度的H₂O₂溶液中，分別加入相同質(zhì)量的MnO₂，然后將錐形瓶分別放于10℃和40℃的水中，測(cè)量各生成一瓶（相同體積）O₂ 所需的時(shí)間．．

Answer 1

分析 過(guò)氧化氫在氯化鐵溶液的催化下生成水和氧氣．
（1）分別取相同體積、不同濃度的過(guò)氧化氫溶液于錐形瓶中，注入相同體積、相同濃度的FeCl₃溶液，可以直觀地觀察氣泡的生成速度判斷反應(yīng)的快慢（這樣屬于定性研究，不如定量結(jié)果更有說(shuō)服力）．
（2）定量的辦法，可以是看相同時(shí)間收集的氣體多少，也可以看收集等量的氣體收集所用時(shí)間的長(zhǎng)短．
在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中要注意不同因素的控制，進(jìn)而分析給出的數(shù)據(jù)得出xy等數(shù)值．
（3）影響反應(yīng)速度的因素還有催化劑的質(zhì)量或者溫度等要素．

解答 解：過(guò)氧化氫在氯化鐵溶液的催化下生成水和氧氣，對(duì)應(yīng)的文字表達(dá)式：過(guò)氧化氫$\stackrel{氯化鐵溶液}{→}$水+氧氣．
（1）可以通過(guò) 氣泡生成的速度，就可以粗略判斷，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果．
 （2）[方案一]在不同過(guò)氧化氫濃度下，測(cè)定收集相同氣體體積所需時(shí)間．
[方案二]在不同過(guò)氧化氫濃度下，測(cè)定 相同時(shí)間收集的氣體的體積；
方案二的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果（這個(gè)數(shù)據(jù)要看的懂才能很好理解，選用的是同一種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過(guò)氧化氫溶液，不同的體積，但是采取加入水而最后溶液的體積還是相等的，也就是表格中第二列和第四列之和相等，此時(shí)溶液體積相等，但是溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，由于是不同濃度下的過(guò)氧化氫，所以加入的氯化鐵溶液體積也應(yīng)該相同，相同時(shí)間產(chǎn)生的氧氣的體積多少，所以反應(yīng)時(shí)間也相同）所以表中x=3，y=5．
②實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過(guò)測(cè)量，若V₁＜V₂（填“＞”“=”或“＜”），說(shuō)明 反應(yīng)物的濃度越高，反應(yīng)速度越快．
（3）除了過(guò)氧化氫濃度之外，還有哪些因素能影響它分解生成氧氣的速率？請(qǐng)任意選擇一種并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案 第一種情況：催化劑的質(zhì)量
【假 設(shè)】H₂O₂生成O₂ 的快慢還與 過(guò)氧化氫的催化劑質(zhì)量有關(guān)．
【實(shí)驗(yàn)方案】常溫下，在兩瓶同質(zhì)量、同濃度的H₂O₂溶液中，分別加入不同質(zhì)量的（分別取1g和3g）MnO₂，測(cè)量各生成一瓶（相同體積）O₂ 所需的時(shí)間．
第二種情況：溫度：
【假 設(shè)】H₂O₂生成O₂ 的快慢還與 溫度有關(guān)．
【實(shí)驗(yàn)方案】常溫下，在兩瓶同質(zhì)量、同濃度的H₂O₂溶液中，分別加入相同質(zhì)量的MnO₂，然后將錐形瓶分別放于10℃和40℃的水中，測(cè)量各生成一瓶（相同體積）O₂ 所需的時(shí)間．
故答案為：
過(guò)氧化氫$\stackrel{氯化鐵溶液}{→}$水+氧氣．
（1）氣泡生成的速度；
（2）相同時(shí)間收集的氣體的體積；
①x=3，y=5．
②＜
第一種情況：催化劑的質(zhì)量
【假 設(shè)】H₂O₂生成O₂ 的快慢還與催化劑質(zhì)量有關(guān)．
【實(shí)驗(yàn)方案】常溫下，在兩瓶同質(zhì)量、同濃度的H₂O₂溶液中，分別加入不同質(zhì)量的（分別取1g和3g）MnO₂，測(cè)量各生成一瓶（相同體積）O₂ 所需的時(shí)間．
第二種情況：溫度：
【假 設(shè)】H₂O₂生成O₂ 的快慢還與 溫度有關(guān)．
【實(shí)驗(yàn)方案】常溫下，在兩瓶同質(zhì)量、同濃度的H₂O₂溶液中，分別加入相同質(zhì)量的MnO₂，然后將錐形瓶分別放于10℃和40℃的水中，測(cè)量各生成一瓶（相同體積）O₂ 所需的時(shí)間．

點(diǎn)評(píng) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中要注意過(guò)程中變量控制，除了要研究要素之外，其余要保持基本一致．