Question

14．依據(jù)反應(yīng)原理回答下列問題：
Ⅰ．請你利用原電池原理，設(shè)計實驗，比較銅和鐵的金屬活動性．
實驗用品：鐵片、銅片、導(dǎo)線、金屬夾、小燈泡、硫酸亞鐵溶液、硫酸銅溶液、500mL燒杯．
畫出實驗裝置簡圖，并標(biāo)出正負(fù)極、電子流動方向．
Ⅱ．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3mL 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3mL 5% H2O2溶液和3mL 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的目的是研究溫度對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)意見是將兩支試管同時放入盛有相同溫度熱水的燒杯中，或向兩支試管中同時滴入2滴1mol/LFeCl₃溶液，觀察產(chǎn)生氣泡的速率（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2所示，則A、B、C三點所表示的瞬時反應(yīng)速率最慢的是C．
（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3甲、乙所示的實驗．請回答相關(guān)問題：
①定性分析：如圖甲可通過觀察溶液中氣泡產(chǎn)生的速率，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，其理由是排除氯離子的干擾．
②定量分析：用圖3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)是收集40mL氣體所需的時間．

Answer 1

分析 （1）氯化鐵作催化劑條件下，雙氧水分解生成氧氣和水；
（2）根據(jù)試管A、B實驗操作的異同點解答；
（3）根據(jù)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通常采取控制變量法來進(jìn)行實驗，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，時間短則反應(yīng)快．

解答 解：（1）氯化鐵作催化劑條件下，雙氧水迅速分解生成氧氣和水，反應(yīng)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，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，而開始加滴加FeCl₃溶液，目的加快H₂O₂分解，
故答案為：研究溫度對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）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、催化劑的影響角度考慮，
故答案為：將兩支試管同時放入盛有相同溫度熱水的燒杯中，或向兩支試管中同時滴入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；
（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的氣體所需的時間，時間短則反應(yīng)快，
故答案為：收集40mL氣體所需的時間．

點評 本題主要考查學(xué)生的實驗探究能力，可依據(jù)催化劑的特點和控制變量法的思想分析問題及設(shè)計方案，綜合性比較強(qiáng)，難度較大．