Question

17．某實(shí)驗(yàn)小組以H₂O₂分解為例，研究濃度、催化劑、溶液酸堿性對(duì)反應(yīng)速率的影響．在常溫下按照如下方案完成實(shí)驗(yàn)．

	分組實(shí)驗(yàn)	催化劑
①	10mL 5% H2O2溶液	無(wú)
②	10mL 2% H2O2溶液	無(wú)
③	10mL 5% H2O2溶液	1mL 0.1mol•L-1FeCl3溶液
④	10mL 5%H2O2溶液+少量HCl溶液	1mL 0.1mol•L-1FeCl3溶液
⑤	10mL 5% H2O2溶液+少量NaOH溶液	1mL 0.1mol•L-1FeCl3溶液

（1）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)③中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）實(shí)驗(yàn)①和②的目的是探究反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響．
實(shí)驗(yàn)時(shí)由于沒(méi)有觀察到明顯現(xiàn)象而無(wú)法得出結(jié)論．資料顯示，通常條件下H₂O₂穩(wěn)定，不易分解．為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�你�?duì)原實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)是向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中）．
（3）實(shí)驗(yàn)③、④、⑤中，測(cè)得生成氧氣的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖1．分析上圖能夠得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率；酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解速率．
（4）將0.1g MnO₂粉末加入50mL H₂O₂溶液中，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時(shí)間的關(guān)系如圖2所示．解釋反應(yīng)速率變化的原因：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H₂O₂的濃度減小，反應(yīng)速率減慢，計(jì)算H₂O₂的初始物質(zhì)的量濃度為0.11mol/L．（保留兩位有效數(shù)字，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定）

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)③中雙氧水在氯化鐵作催化劑分解生成水和氧氣，據(jù)此寫(xiě)出H₂O₂分解反應(yīng)方程式并根據(jù)化合價(jià)變化標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目；
（2）實(shí)驗(yàn)①和②的濃度不同；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個(gè)變量來(lái)比較；
（3）由圖可知，⑤的反應(yīng)速率最大，④的反應(yīng)速率最小，以此來(lái)解答；
（4）根據(jù)隨著反應(yīng)的進(jìn)行H₂O₂的濃度變化判斷反應(yīng)速率變化的原因；由圖可知，過(guò)氧化氫分解完全生成氧氣60mL，根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計(jì)算氧氣的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算過(guò)氧化氫的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算其濃度．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)③中雙氧水分解的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，反應(yīng)中雙氧水既是氧化劑也是還原劑，雙氧水中氧元素化合價(jià)為-1價(jià)，變成氧氣失去2個(gè)電子，生成水得到2個(gè)電子，用雙線橋標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為：，
故答案為：；
（2）實(shí)驗(yàn)①和②的濃度不同，則該實(shí)驗(yàn)的目的為探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個(gè)變量來(lái)比較，
則向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中），
故答案為：探究反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響；向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中）；
（3）由圖可知，⑤的反應(yīng)速率最大，④的反應(yīng)速率最小，結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案可知，堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解的速率，
故答案為：堿性；酸性；
（4）反應(yīng)速率變化的原因?yàn)椋弘S著反應(yīng)的進(jìn)行，H₂O₂的濃度減小，反應(yīng)速率減慢；
由圖可知，過(guò)氧化氫分解完全生成氧氣60mL，氧氣的物質(zhì)的量為：$\frac{0.06L}{22.4L/mol}$=$\frac{3}{1120}$mol，由反應(yīng)2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，可知過(guò)氧化氫的物質(zhì)的量為：$\frac{3}{1120}$mol×2=$\frac{3}{560}$mol，故過(guò)氧化氫濃度為：$\frac{\frac{3}{560}mol}{0.05L}$=0.11mol/L，
故答案為：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H₂O₂ 的濃度減小，反應(yīng)速率減慢；0.11mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，題目難度中等，較好的考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、圖象分析的綜合能力，注意熟練掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素．