Question

7．为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响，某同学做了以下实验，请回答下列问题．

编号	操作	实验现象
①	分别在试管A、B中加入5mL 5% H2O2溶液，各滴入2滴1mol/L FeCl3溶液．待试管中均有适量气泡出现时，将试管A放入盛有5℃左右冷水的烧杯中浸泡；将试管B放入盛有40℃左右热水的烧杯中浸泡．	试管A中不再产生气泡； 试管B中产生的气泡量增大．
②	另取两支试管分别加入5mL 5% H2O2溶液和5mL 10% H2O2溶液	试管A、B中均未明显见到有气泡产生．

（1）过氧化氢分解的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;氯化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）实验①的目的是探究温度对H₂O₂分解速率的影响．
实验中滴加FeCl₃溶液的目的是加快H₂O₂分解速率，使实验现象易于观察．
（3）实验②未观察到预期的实验现象，为了帮助该同学达到实验目的，你提出的对上述操作的改进意见是分别在两支试管中加入等量的FeCl₃溶液（或将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中）（用实验中所提供的几种试剂）．
（4）某同学在50mL一定浓度的H₂O₂溶液中加入一定量的二氧化锰，放出气体的体积（标准状况下）与反应时间的关系如图所示，则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最慢的是C点的即时速率．
（5）对于H₂O₂分解反应，Cu²⁺也有一定的催化作用．为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验．请回答相关问题：

①定性分析：如图甲可通过观察，定性比较得出结论．有同学提出将FeCl₃改为Fe₂（SO₄）₃更为合理，其理由是硫酸铁和硫酸铜阴离子相同，可以消除阴离子不同对实验的干扰．
②定量分析：用图乙所示装置做对照实验，实验时均以生成40mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略．实验中需要测量的数据是产生40ml气体所需要的时间．

Answer 1

分析 （1）过氧化氢在催化剂存在条件下分解生成氧气和水，据此写出反应的化学方程式；
（2）试管A、B中除温度不同外其他条件都相同，可知实验目的是：探究温度对H₂O₂分解速率的影响，氯化铁在双氧水的分解中起到了催化作用，温度越高，H₂O₂分解速率越快；
（3）在不使用催化剂或加热的条件下双氧水分解很慢，为使实验现象更加明显可以加入等量的氯化铁溶液或同时提高两个试管温度；
（4）该图象横坐标表示时间，纵坐标表示生成气体的体积，时间越短生成的气体越多，反应速率越快；
（5）①氯化铁和硫酸铜中阴阳离子都不同，无法判断是阴离子起作用还是阳离子起作用，硫酸铁和硫酸铜阴离子相同，可以消除阴离子不同对实验的干扰；
②该反应是通过生成气体的反应速率分析判断的，所以根据v=$\frac{△c}{△t}$可知，需要测量的数据是产生40ml气体所需要的时间．

解答 解：（1）过氧化氢分解，FeCl₃在此反应中作催化剂，起催化作用，能加快过氧化氢分解产生氧气的速率，
故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;氯化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 
（2）分别在试管A、B中加入 5mL 5% H₂O₂溶液，各滴入2 滴1mol/L FeCl₃溶液，待试管中均有适量气泡出现，说明过氧化氢分解能发生，试管A、B中均有适量气泡出现时，将试管A放入盛有5℃左右冷水的烧杯中，将试管B放入盛有40℃左右热水的烧杯中，两支试管不同点是试管A的温度比试管B的温度低，说明研究的是温度对反应速率的影响；开始滴加FeCl₃溶液目的是作催化剂，加快H₂O₂分解速率，使实验现象易于观察，试管A中温度低，无明显气泡产生，试管B中温度高出现大量气泡，说明温度越高，H₂O₂分解速率越快，
故答案为：探究温度对H₂O₂分解速率的影响；加快H₂O₂分解速率，使实验现象易于观察；
（3）在不使用催化剂或加热的条件下双氧水分解很慢，为使实验现象更加明显可以分别在两支试管中加入等量的FeCl₃溶液（或将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中），
故答案为：分别在两支试管中加入等量的FeCl₃溶液（或将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中）；
（4）该图象横坐标表示时间，纵坐标表示生成气体的体积，时间越短生成的气体越多，反应速率越快，所以速率最慢的为C，
故答案为：C点的即时速率；
（5）①氯化铁和硫酸铜中阴阳离子都不同，无法判断是阴离子起作用还是阳离子起作用，硫酸铁和硫酸铜阴离子相同，可以消除阴离子不同对实验的干扰，所以将FeCl₃溶液改为Fe³⁺浓度相同的Fe₂（SO₄）₃溶液更为合理，
故答案为：硫酸铁和硫酸铜阴离子相同，可以消除阴离子不同对实验的干扰；
②该反应是通过生成气体的反应速率分析判断的，所以根据v=$\frac{△c}{△t}$可知，需要测量的数据是产生40ml气体所需要的时间，
故答案为：产生40ml气体所需要的时间．

点评 本题考查了探究影响化学反应速率的因素，题目难度中等，试题侧重考查学生的实验探究能力，明确实验目的为解答关键，注意掌握温度、浓度、催化剂等因素对反应速率的影响．