Question

2．H₂O₂是一種綠色試劑，在化學(xué)工業(yè)中用于生產(chǎn)過氧乙酸、亞氯酸鈉等的原料，醫(yī)藥工業(yè)用作殺菌劑、消毒劑．某化學(xué)小組欲探究雙氧水的性質(zhì)做了如下實(shí)驗(yàn)：
（1）下表是該小組研究影響過氧化氫（H₂O₂）分解速率的因素時采集的一組數(shù)據(jù)：
用10mLH₂O₂制取150mLO₂所需的時間（秒）

濃度 時間（秒） 反應(yīng)條件	30%H2O2	15%H2O2	10%H2O2	5%H2O2
無催化劑、不加熱	幾乎不反應(yīng)	幾乎不反應(yīng)	幾乎不反應(yīng)	幾乎不反應(yīng)
無催化劑、加熱	360	480	540	720
MnO2催化劑、加熱	10	25	60	120

①研究小組在設(shè)計方案時．考慮了濃度、溫度、催化劑因素對過氧化氫分解速率的影響．
②雙氧水分解的方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2H₂O+O₂↑．
（2）另一研究小組擬在同濃度 Fe3+的催化下，探究H₂O₂濃度對H₂O₂分解反應(yīng)速率的影響．限選試劑與儀器：30%H₂O₂、0.1mol?L^-1FeCl₃、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．設(shè)計實(shí)驗(yàn)裝置，完成圖1方框內(nèi)的裝置示意圖（要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小）．

（3）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，研究小組的同學(xué)設(shè)計了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)．請回答相關(guān)問題：
①可通過觀察反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢，比較得出結(jié)論．
②有同學(xué)提出將0.1mol/L的FeCl₃溶液改為0.05mol/LFe₂（SO₄）₃更為合理，其理由是消除陰離子不同對實(shí)驗(yàn)的干擾．
（4）已知 FeCl₃溶液中主要含有  H₂O、Fe³⁺和 Cl^-三種微粒，甲同學(xué)又做了兩種猜想：
猜想 1：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的 Fe³⁺
猜想 2：真正催化分解H₂O₂的是Cl^-
完成表格驗(yàn)證猜想

所需試劑	操作及現(xiàn)象	結(jié)論
		Cl對H2O2分解無催化作用

Answer 1

分析 （1）①過氧化氫在常溫下很難分解得到氧氣，其分解速度受濃度、溫度、催化劑等因素的影響設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案來證明時，控制變量以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；
②雙氧水在催化劑、加熱的條件下生成水和氧氣；
（2）利用排水量氣法收集一定體積的氧氣，用盛滿水的量筒倒立于盛水的水槽中，并用導(dǎo)管與圖1連接；
（3）①根據(jù)反應(yīng)生成氣體的快慢分析；
②根據(jù)H₂O₂分解的催化作用有可能是氯離子起的作用，改為Fe₂（SO₄）₃使陰離子相同，更為合理；
（4）由于雙氧水溶液中有水，則可排除水作催化劑，根據(jù)猜想1可知猜想2應(yīng)是真正催化分解H₂O₂的是Cl^-；為驗(yàn)證猜想2可向盛有H₂O₂溶液的試管中加入少量的HCl，然后把帶火星的木條伸入試管中，木條不復(fù)燃，得出結(jié)論．

解答 解：（1）①根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，無催化劑不加熱的情況下，不同濃度的過氧化氫溶液都是幾乎不反應(yīng)，在無催化劑加熱的情況下，不同濃度的過氧化氫溶液都分解，說明過氧化氫的分解速率與溫度有關(guān)，但是得到相同氣體的時間不同，濃度越大，反應(yīng)的速度越快，說明過氧化氫的分解速率與濃度有關(guān)；比較同一濃度的過氧化氫溶液如30%時，在無催化劑加熱的時候，需要時間是360s，有催化劑加熱的條件下，需要時間是10s，說明過氧化氫的分解速率與溫度、催化劑有關(guān)，
故答案為：溫度、催化劑；
②雙氧水在催化劑、加熱的條件下生成水和氧氣，反應(yīng)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2H₂O+O₂↑，
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2H₂O+O₂↑；
（2）利用排水量氣法收集一定體積的氧氣，用盛滿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：；
（3）①該反應(yīng)中產(chǎn)生氣體，而且反應(yīng)放熱，所以可根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢來判斷，
故答案為：反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢；
②H₂O₂催化作用有可能是氯離子起的作用，改為Fe₂（SO₄）₃使陰離子相同，這樣可以消除陰離子不同對實(shí)驗(yàn)的干擾，更為合理，
故答案為：消除陰離子不同對實(shí)驗(yàn)的干擾；
（4）由于雙氧水溶液中有水，則可排除水作催化劑，根據(jù)猜想1可知猜想2應(yīng)是真正催化分解H₂O₂的是Cl^-；為驗(yàn)證猜想2可向盛有H₂O₂溶液的試管中加入少量的HCl，然后把帶火星的木條伸入試管中，木條不復(fù)燃，得出結(jié)論：Cl^-對H₂O₂分解無催化作用，
故答案為：Cl^-；

所需試劑	操作及現(xiàn)象	結(jié)論
雙氧水，鹽酸	向盛有H2O2溶液的試管中加入少量的HCl，然后把帶火星的木條伸入試管中，木條不復(fù)燃，

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點(diǎn)評 本題通過圖表數(shù)據(jù)，考查了外界條件對反應(yīng)速率的影響，注意利用控制變量法測定外界條件對反應(yīng)速率的影響，難度中等．