Question

9．某同学学习了化学反应速率后，联想到曾用H₂O₂制备氧气，于是设计了下面的实验方案并进行实验探究．

实验编号	反应物	催化剂
甲	试管中加入3mL 2%H2O2溶液和3滴蒸馏水	无
乙	试管中加入3mL 5%H2O2溶液和3滴蒸馏水	无
丙	试管中加入3mL 5%H2O2溶液和3滴蒸馏水	1mL 0.1mol/L FeCl3溶液
丁	试管中加入3mL 5%H2O2溶液和3滴稀盐酸溶液	1mL 0.1mol/L FeCl3溶液
戊	试管中加入3mL 5%H2O2溶液和3滴NaOH溶液	1mL 0.1mol/L FeCl3溶液

【查阅资料】过氧化氢（H₂O₂），其水溶液俗称双氧水，常温下是一种无色液体，性质比较稳定．在加热的条件下，它能分解生成氧气．研究表明，将新制的5%的H₂O₂溶液加热到65℃时就有氧气放出，加热到80℃时就有较多氧气产生．
（1）上述实验发生反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）实验甲和实验乙的实验目的是探究反应物的不同浓度对反应速率的影响；实验丙、实验丁和实验戊的实验目的是探究在不同酸碱性条件下，催化剂对反应速率的影响．
（3）请根据该同学查阅的资料分析H₂O₂的性质，解释实验甲和实验乙能否达到实验目的？
（4）实验过程中该同学对实验丙、丁、戊中产生的气体进行收集，并在2分钟内6个时间点对注射器内气体进行读数，记录数据如表．

时间/s		20	40	60	80	100	120
气体体积/mL	实验丙	9.5	19.5	29.0	36.5	46.0	54.5
	实验丁	8.0	16.0	23.5	31.5	39.0	46.5
	实验戊	15.5	30.0	44.5	58.5	71.5	83.0

①对实验戊，0～20s的反应速率v₁=0.775mL/s，100～120s的反应速率v₂=0.575mL/s．不考虑实验测量误差，二者速率存在差异的主要原因是随反应的不断进行，H₂O₂溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小．
②如图是根据实验收集到最大体积的气体时所用时间绘制的图象．曲线c表示的是实验丁（填“丙”、“丁”或“戊”）．

Answer 1

分析 （1）双氧水在加热的条件下，它能分解生成氧气，据此写出方程式；
（2）甲和乙实验中除双氧水的浓度不同外其他条件都相同，可知实验探究反应物的不同浓度对反应速率的影响；实验丙、实验丁和实验戊中溶液的酸碱性不同，且比实验乙多了使用催化剂，可知这三个实验是探究在不同酸碱性条件下，催化剂对反应速率的影响；
（3）根据资料可知H₂O₂在常温且无催化剂作用的条件下比较稳定，则实验甲和实验乙不能达到实验目的；
（4）①根据表中数据和题中反应速率的单位可知v=$\frac{{△V}_{气体}}{△t}$，速率减小的原因是随反应的不断进行，H₂O₂溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小；
②由图可知曲线c反应速率最小，在三个实验中，实验丁每次记录的气体体积都是最少的，说明丁的速率最小．

解答 解：（1）双氧水在加热的条件下，它能分解生成氧气，方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）甲和乙实验中除双氧水的浓度不同外其他条件都相同，可知实验探究反应物的不同浓度对反应速率的影响；实验丙、实验丁和实验戊中溶液的酸碱性不同，且比实验乙多了使用催化剂，可知这三个实验是探究在不同酸碱性条件下，催化剂对反应速率的影响，
故答案为：探究反应物的不同浓度对反应速率的影响；探究在不同酸碱性条件下，催化剂对反应速率的影响；
（3）根据资料可知H₂O₂在常温且无催化剂作用的条件下比较稳定，则实验甲和实验乙不能达到实验目的，
故答案为：H₂O₂在常温且无催化剂作用的条件下比较稳定，则实验甲和实验乙不能达到实验目的；
（4）①根据表中数据和题中反应速率的单位可知v₁=$\frac{{△V}_{气体}}{△t}$=$\frac{15.5}{20}$mL/s=0.775mL/s，v₂=$\frac{{△V}_{气体}}{△t}$=$\frac{83.0-71.5}{120-100}$mL/s=0.575mL/s，速率减小的原因是随反应的不断进行，H₂O₂溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小，
故答案为：0.775；0.575；随反应的不断进行，H₂O₂溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小；
②由图可知曲线c反应速率最小，在三个实验中，实验丁每次记录的气体体积都是最少的，说明丁的速率最小，曲线c代表实验丁，
故答案为：丁．

点评 本题考查了化学反应速率的影响因素、速率的计算，知道浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响，注意斜率与速率的关系，题目难度不大．