Question

12．為了探究外界條件對過氧化氫分解速率的影響，某化學(xué)興趣小組的同學(xué)做了以下實(shí)驗(yàn)．
請回答下列問題：

編號	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①	分別在試管A、B中加入5mL5%H2O2溶液，各滴入3滴 1mol/LFeCl3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)生的氣泡量增多．
②	另取兩支試管分別加入5mL5%H2O2溶液和5mL10%H2O2 溶液	兩支試管中均未明顯見到有 氣泡產(chǎn)生．

（1）過氧化氫分解的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;氯化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）實(shí)驗(yàn)①的目的是究溫度對H₂O₂分解速率的影響；．
（3）實(shí)驗(yàn)②未觀察到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為了幫助該組同學(xué)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，你提出的對上述操作的改進(jìn)意見是將兩支試管同時(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1mol/L FeCl₃溶液，觀察產(chǎn)生氣泡的速率（用實(shí)驗(yàn)中所提供的幾種試劑）．
（4）某同學(xué)在50mL一定濃度的H₂O₂溶液中加入適量的二氧化錳，放出氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）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C（填字母代號）．
（5）對于H₂O₂分解反應(yīng)，Cu²⁺也有一定的催化作用．為比較Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，該興趣化學(xué)小組的同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖2、3所示的實(shí)驗(yàn)．請回答相關(guān)問題：

①定性分析：如圖2可通過觀溶液中氣泡產(chǎn)生的速率，定性比較得出結(jié)論；該實(shí)驗(yàn)中將FeCl₃溶液改為Fe₂（SO₄）₃溶液的原因是排除氯離子的干擾．
②定量分析：用圖3所示裝置做對照試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成40mL氣體為準(zhǔn)，其它可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略．實(shí)驗(yàn)中需要測量的數(shù)據(jù)是在同溫同壓下，收集40mL氣體所需的時(shí)間．
（6）通過對上述實(shí)驗(yàn)過程的分析，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮控制變量（或?qū)Ρ龋┓椒ǖ膽?yīng)用．

Answer 1

分析 （1）在FeCl₃催化作用下，過氧化氫分解生成氧氣和水；
（2）實(shí)驗(yàn)①中試管A、B中只有溫度不同，滴加FeCl₃溶液雙氧水的分解速率增大，現(xiàn)象明顯；
（3）現(xiàn)象不明顯可以提高反應(yīng)速率，結(jié)合影響化學(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）①定性分析可以根據(jù)產(chǎn)生氣泡的速率來進(jìn)行判斷反應(yīng)的快慢，在探究影響反應(yīng)速率的快慢的因素時(shí)通常采取控制變量法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選擇合適的物質(zhì)；
②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；
（6）通過對上述實(shí)驗(yàn)過程的分析，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，要控制其它條件相同，再考慮一個量的變化，也就是要考慮控制變量（或?qū)Ρ龋┓椒ǖ膽?yīng)用．

解答 解：（1）過氧化氫分解，F(xiàn)eCl₃在此反應(yīng)中作催化劑，起催化作用，能加快過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣的速率，其反應(yīng)的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;氯化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;氯化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）分別在試管A、B中加入 5mL 5% H₂O₂溶液，各滴入1～2 滴1mol/L FeCl₃溶液．待試管中均有適量氣泡出現(xiàn)，說明過氧化氫分解能發(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；故答案為：研究溫度對H₂O₂分解速率的影響；
（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，
故答案為：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1mol/L 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，故答案為：C；
（5）①至于定性分析可以根據(jù)產(chǎn)生氣泡的速率來進(jìn)行判斷反應(yīng)的快慢；為比較Fe³⁺和Cu²⁺對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影響反應(yīng)速率，產(chǎn)生干擾，所以可將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃，
故答案為：溶液中氣泡產(chǎn)生的速率，排除氯離子的干擾（合理即可）；
②若定量分析反應(yīng)的快慢可以測定收集40mL的氣體所需的時(shí)間，時(shí)間短則反應(yīng)快，
故答案為：在同溫同壓下，收集40mL氣體所需的時(shí)間；
（6）通過對上述實(shí)驗(yàn)過程的分析，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，要控制其它條件相同，再考慮一個量的變化，也就是要考慮控制變量（或?qū)Ρ龋┓椒ǖ膽?yīng)用，故答案為：控制變量（或?qū)Ρ龋��?/p>

點(diǎn)評 本題主要考查外界條件對反應(yīng)速率的影響，側(cè)重于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力的考查，解答時(shí)須注意實(shí)驗(yàn)的原理，難度中等．