Question

7．為了研究外界條件對過氧化氫分解速率的影響，某同學(xué)做了以下實驗，請回答下列問題．

編號	操作	實驗現(xiàn)象
①	分別在試管A、B中加入5mL 5% H2O2溶液，各滴入2滴1mol/L FeCl3溶液．待試管中均有適量氣泡出現(xiàn)時，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）過氧化氫分解的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;氯化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）實驗①的目的是探究溫度對H₂O₂分解速率的影響．
實驗中滴加FeCl₃溶液的目的是加快H₂O₂分解速率，使實驗現(xiàn)象易于觀察．
（3）實驗②未觀察到預(yù)期的實驗現(xiàn)象，為了幫助該同學(xué)達(dá)到實驗?zāi)康�，你提出的對上述操作的改進(jìn)意見是分別在兩支試管中加入等量的FeCl₃溶液（或?qū)�兩支試管同時放入盛有相同溫度熱水的燒杯中）（用實驗中所提供的幾種試劑）．
（4）某同學(xué)在50mL一定濃度的H₂O₂溶液中加入一定量的二氧化錳，放出氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示，則A、B、C三點所表示的瞬時反應(yīng)速率最慢的是C點的即時速率．
（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，某化學(xué)研究小組的同學(xué)分別設(shè)計了如圖甲、乙所示的實驗．請回答相關(guān)問題：

①定性分析：如圖甲可通過觀察，定性比較得出結(jié)論．有同學(xué)提出將FeCl₃改為Fe₂（SO₄）₃更為合理，其理由是硫酸鐵和硫酸銅陰離子相同，可以消除陰離子不同對實驗的干擾．
②定量分析：用圖乙所示裝置做對照實驗，實驗時均以生成40mL氣體為準(zhǔn)，其他可能影響實驗的因素均已忽略．實驗中需要測量的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生40ml氣體所需要的時間．

Answer 1

分析 （1）過氧化氫在催化劑存在條件下分解生成氧氣和水，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）試管A、B中除溫度不同外其他條件都相同，可知實驗?zāi)康氖牵禾骄繙囟葘�H₂O₂分解速率的影響，氯化鐵在雙氧水的分解中起到了催化作用，溫度越高，H₂O₂分解速率越快；
（3）在不使用催化劑或加熱的條件下雙氧水分解很慢，為使實驗現(xiàn)象更加明顯可以加入等量的氯化鐵溶液或同時提高兩個試管溫度；
（4）該圖象橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示生成氣體的體積，時間越短生成的氣體越多，反應(yīng)速率越快；
（5）①氯化鐵和硫酸銅中陰陽離子都不同，無法判斷是陰離子起作用還是陽離子起作用，硫酸鐵和硫酸銅陰離子相同，可以消除陰離子不同對實驗的干擾；
②該反應(yīng)是通過生成氣體的反應(yīng)速率分析判斷的，所以根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$可知，需要測量的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生40ml氣體所需要的時間．

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，
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;氯化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 
（2）分別在試管A、B中加入 5mL 5% H₂O₂溶液，各滴入2 滴1mol/L FeCl₃溶液，待試管中均有適量氣泡出現(xiàn)，說明過氧化氫分解能發(fā)生，試管A、B中均有適量氣泡出現(xiàn)時，將試管A放入盛有5℃左右冷水的燒杯中，將試管B放入盛有40℃左右熱水的燒杯中，兩支試管不同點是試管A的溫度比試管B的溫度低，說明研究的是溫度對反應(yīng)速率的影響；開始滴加FeCl₃溶液目的是作催化劑，加快H₂O₂分解速率，使實驗現(xiàn)象易于觀察，試管A中溫度低，無明顯氣泡產(chǎn)生，試管B中溫度高出現(xiàn)大量氣泡，說明溫度越高，H₂O₂分解速率越快，
故答案為：探究溫度對H₂O₂分解速率的影響；加快H₂O₂分解速率，使實驗現(xiàn)象易于觀察；
（3）在不使用催化劑或加熱的條件下雙氧水分解很慢，為使實驗現(xiàn)象更加明顯可以分別在兩支試管中加入等量的FeCl₃溶液（或?qū)�兩支試管同時放入盛有相同溫度熱水的燒杯中），
故答案為：分別在兩支試管中加入等量的FeCl₃溶液（或?qū)�兩支試管同時放入盛有相同溫度熱水的燒杯中）；
（4）該圖象橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示生成氣體的體積，時間越短生成的氣體越多，反應(yīng)速率越快，所以速率最慢的為C，
故答案為：C點的即時速率；
（5）①氯化鐵和硫酸銅中陰陽離子都不同，無法判斷是陰離子起作用還是陽離子起作用，硫酸鐵和硫酸銅陰離子相同，可以消除陰離子不同對實驗的干擾，所以將FeCl₃溶液改為Fe³⁺濃度相同的Fe₂（SO₄）₃溶液更為合理，
故答案為：硫酸鐵和硫酸銅陰離子相同，可以消除陰離子不同對實驗的干擾；
②該反應(yīng)是通過生成氣體的反應(yīng)速率分析判斷的，所以根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$可知，需要測量的數(shù)據(jù)是產(chǎn)生40ml氣體所需要的時間，
故答案為：產(chǎn)生40ml氣體所需要的時間．

點評 本題考查了探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，題目難度中等，試題側(cè)重考查學(xué)生的實驗探究能力，明確實驗?zāi)康臑榻獯痍P(guān)鍵，注意掌握溫度、濃度、催化劑等因素對反應(yīng)速率的影響．