Question

H₂O₂是一種綠色氧化還原試劑，在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛．
（1）某小組擬在同濃度Fe³⁺的催化下，探究H₂O₂濃度對(duì)H₂O₂分解反應(yīng)速率的影響．限選試劑與儀器：30% H₂O₂、0.1mol?L^-1 Fe₂（SO₄）₃、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導(dǎo)管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器
①寫(xiě)出本實(shí)驗(yàn)H₂O₂分解反應(yīng)方程式并標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：

 

②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：在不同H₂O₂濃度下，測(cè)定

 

（要求所測(cè)得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小）．
③設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，完成如1圖所示的裝置示意圖．

④參照下表格式，擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測(cè)物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示）．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)     物理量	V[0.1mol?L-1 Fe2（SO4）3]/mL		…
1	a		…
2	a		…

（2）利用圖2（a）和2（b）中的信息，按圖2（c）裝置（連能的A、B瓶中已充有NO₂氣體）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．可觀察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的

 

（填“深”或“淺”），其原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：真題集萃,測(cè)定某些化學(xué)反應(yīng)的速率,探究溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）①過(guò)氧化氫在硫酸鐵作催化劑條件下分解生成水與氧氣，反應(yīng)中過(guò)氧化氫既作氧化劑又做還原劑；
②反應(yīng)速率表示單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)的量濃度變化量，測(cè)定不同濃度的過(guò)氧化氫對(duì)反應(yīng)速率的影響，需要測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積多少，或生成相同體積的氧氣所需時(shí)間的多少；
③利用排水量氣法收集一定體積的氧氣，用盛滿(mǎn)水的量筒倒立于盛水的水槽中，并用導(dǎo)管與圖1連接；
④測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積多少，保證催化劑的濃度應(yīng)相同，故加入雙氧水溶液體積與水的總體積不變，通過(guò)改變二者體積，根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)生成氧氣的體積說(shuō)明不同H₂O₂濃度對(duì)反應(yīng)速率影響；
（2）由圖a可知，1mol過(guò)氧化氫總能量高于1mol水與0.5mol氧氣總能量，故過(guò)氧化氫分解是放熱反應(yīng)，由圖b可知，2mol二氧化氮的能量高于1mol四氧化二氮的能量，故二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以圖c中，右側(cè)燒杯的溫度高于左側(cè)，升高溫度使2NO₂（紅棕色）?N₂O₄（無(wú)色）△H＜0，向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．

解答： 解：（1）①過(guò)氧化氫在硫酸鐵作催化劑條件下分解生成水與氧氣，反應(yīng)中過(guò)氧化氫既作氧化劑又做還原劑，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移數(shù)目及方向?yàn)椋?img src="http://thumb.1010pic.com/pic3/upload/images/201406/106/efcffbd6.png" style="vertical-align:middle" />，
故答案為：；
②反應(yīng)速率表示單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)的量濃度變化量，測(cè)定不同濃度的過(guò)氧化氫對(duì)反應(yīng)速率的影響，需要測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積多少，或生成相同體積的氧氣所需時(shí)間的多少，
故答案為：相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積多少，或生成相同體積的氧氣所需時(shí)間的多少；
③利用排水量氣法收集一定體積的氧氣，用盛滿(mǎn)水的量筒倒立于盛水的水槽中，并用導(dǎo)管與圖1連接，裝置圖為：，
故答案為：；
④測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積多少，保證催化劑的濃度應(yīng)相同，故加入雙氧水溶液體積與水的總體積不變，通過(guò)改變二者體積，根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)生成氧氣的體積說(shuō)明不同H₂O₂濃度對(duì)反應(yīng)速率影響，實(shí)驗(yàn)方案為：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	V[0.1mol?L-1 Fe2（SO4）3]/mL	V（30% H2O2）/mL	V（蒸餾水）/mL	時(shí)間t/min	V（氧氣）/mL
1	a	b	c	d	m
2	a	c	b	d	n

故答案為：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	V[0.1mol?L-1 Fe2（SO4）3]/mL	V（30% H2O2）/mL	V（蒸餾水）/mL	時(shí)間t/min	V（氧氣）/mL
1	a	b	c	d	m
2	a	c	b	d	n

；
（2）由圖a可知，1mol過(guò)氧化氫總能量高于1mol水與0.5mol氧氣總能量，故過(guò)氧化氫分解是放熱反應(yīng)，由圖b可知，2mol二氧化氮的能量高于1mol四氧化二氮的能量，故二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以圖c中，右側(cè)燒杯的溫度高于左側(cè)，升高溫度使2NO₂（紅棕色）?N₂O₄（無(wú)色）△H＜0，向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即向生成NO₂移動(dòng)，故B瓶顏色更深，
故答案為：深；2NO₂（紅棕色）?N₂O₄（無(wú)色），△H＜0是放熱反應(yīng)，且雙氧水的分解反應(yīng)也是放熱反應(yīng)．當(dāng)右邊雙氧水分解時(shí)放出的熱量會(huì)使B瓶升溫，使瓶中反應(yīng)朝逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即向生成NO₂移動(dòng)，故B瓶顏色更深．

點(diǎn)評(píng)：本題考查氧化還原反應(yīng)、反應(yīng)速率影響因素實(shí)驗(yàn)、化學(xué)平衡移動(dòng)等，側(cè)重對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，注意利用控制變量法測(cè)定外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響，難度中等．