Question

【题目】H2O2是一种绿色试剂,在化学工业中用于生产过氧乙酸、亚氯酸钠等的原料,医药工业用作杀菌剂、消毒剂。某化学小组为探究H2O2的性质做了如下实验:

(1) 下表是该小组研究影响过氧化氢(H2O2)分解速率的因素时采集的一组数据。

研究小组在设计方案时,考虑了浓度、____、____因素对过氧化氢分解速率的影响。

(2) 另一研究小组拟在同浓度 Fe3+的催化下,探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器:30% H2O2、0.1 mol·L-1FeCl3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。设计实验装置,完成图1方框内的装置示意图(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。________

图1 图2

(3) 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,研究小组的同学设计了如图2所示的实验。请回答相关问题:

①可通过观察________,比较得出结论。

②有同学提出将0.1 mol·L-1FeCl3溶液改为0.05 mol·L-1Fe2(SO4)3更为合理,其理由是___。

(4) 已知 FeCl3溶液中主要含有H2O、Fe3+和 Cl-三种微粒,甲同学又做了两种猜想。

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____。

完成表格验证猜想:

所需试剂	操作及现象	结论
_______	_________	Cl-对H2O2分解无催化作用

Answer 1

【答案】 温度 催化剂 反应产生气泡快慢 消除阴离子不同对实验的干扰 Cl- H2O2,盐酸 向盛有H2O2溶液的试管中加入少量盐酸,然后把带火星的木条伸入试管中,木条不复燃

【解析】（1）过氧化氢在常温下很难分解得到氧气，其分解速度受浓度、温度、催化剂等因素的影响，设计实验方案来验证时，控制变量以确保实验结果的准确性；（2）利用排水量气法收集一定体积的氧气，用盛满水的量筒倒立于盛水的水槽中，并用导管与图1连接；（3）①根据反应生成气体的快慢分析；②根据H2O2分解的催化作用有可能是氯离子起的作用，改为Fe2（SO4）3使阴离子相同，更为合理；（4）由于双氧水溶液中有水，排除水作催化剂，根据猜想1可知猜想2应是真正催化分解H2O2的是Cl－；为验证猜想2可向盛有H2O2溶液的试管中加入少量的HCl，然后把带火星的木条伸入试管中，木条不复燃，得出结论．

（1）根据表中给出的数据，无催化剂不加热的情况下，不同浓度的过氧化氢溶液都是几乎不反应，在无催化剂加热的情况下，不同浓度的过氧化氢溶液都分解，说明过氧化氢的分解速率与温度有关，但是得到相同气体的时间不同，浓度越大，反应的速度越快，说明过氧化氢的分解速率与浓度有关；比较同一浓度的过氧化氢溶液如30%时，在无催化剂加热的时候，需要时间是360s，有催化剂加热的条件下，需要时间是10s，说明过氧化氢的分解速率与温度、催化剂有关。（2）利用排水量气法收集一定体积的氧气，用盛满水的量筒倒立于盛水的水槽中，并用导管与图1连接，装置图为：；（3）①该反应中产生气体，而且反应放热，所以可根据反应产生气泡快慢来判断；②H2O2催化作用有可能是氯离子起的作用，改为Fe2（SO4）3使阴离子相同，这样可以消除阴离子不同对实验的干扰，更为合理。（4）由于双氧水溶液中有水，则可排除水作催化剂，根据猜想1可知猜想2应是真正催化分解H2O2的是Cl－；为验证猜想2可向盛有H2O2溶液的试管中加入少量的HCl，然后把带火星的木条伸入试管中，木条不复燃，得出结论：Cl－对H2O2分解无催化作用；所需试剂：双氧水，盐酸，操作及现象：向盛有H2O2溶液的试管中加入少量的HCl，然后把带火星的木条伸入试管中，木条不复燃。