Question

8．为了研究外界条件对过氧化钠分解速率的影响，某同学做了以下实验．

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1～2 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；将试管B放入盛有40℃左右热水的烧杯中．	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 5mL10%H2O2溶液．	试管A、B中均未明显见到有气泡产生

（1）①中过氧化氢分解的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;三氯化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）实验①的目的是研究温度对H₂O₂分解速率的影响．
（3）实验②的目的是探究温度和催化剂对反应速率的影响，为达到使用目的，还需进行的后续操作是将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中，或向两支试管中同时滴入2滴1mol/L FeCl₃溶液，观察产生气泡的速率．（所用试剂限本实验中提供的）．
（4）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：如图所示．同学们分别从定性和定量角度进行了比较．

①定性分析：如图甲可通过观察溶液中气泡产生的速率，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：控制阴离子相同，排除阴离子的干扰．
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）在FeCl₃催化作用下，过氧化氢分解生成氧气和水；
（2）实验①中试管A、B中只有温度不同，滴加FeCl₃溶液双氧水的分解速率增大，现象明显；
（3）现象不明显可以提高反应速率，结合影响化学反应速率的外界因素解答；
（4）①根据反应生成气体的快慢分析；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；
②该反应是通过反应速率分析的，所以根据v=$\frac{△c}{△t}$判断．

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，其反应的方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;三氯化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;三氯化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）分别在试管A、B中加入 5mL 5% H₂O₂溶液，各滴入1～2 滴1mol/L FeCl₃溶液．待试管中均有适量气泡出现，说明过氧化氢分解能发生，试管A、B中均有适量气泡出现时，将试管A放入盛有5℃左右冷水的烧杯中；将试管B放入盛有40℃左右热水的烧杯中，两支试管不同点是试管A的温度比试管B的温度低，说明研究的是温度对反应速率的影响，
故答案为：研究温度对H₂O₂分解速率的影响；
（3）另取两支试管分别加入 5mL 5%H₂O₂溶液和 5mL10%H₂O₂溶液，试管A、B中均未见气泡产生，说明在常温或者无催化剂时，双氧水分解很慢，为加快反应速率，可从温度升温、或使用催化剂，实验②的目的是探究温度和催化剂对反应速率的影响，
故答案为：探究温度和催化剂对反应速率的影响； 将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中，或向两支试管中同时滴入2滴1mol/L FeCl₃溶液，观察产生气泡的速率；
（4）①该反应中产生气体，而且反应放热，所以可根据反应产生气泡快慢来判断反应速率大小，H₂O₂分解的催化作用有可能是氯离子起的作用，改为Fe₂（SO₄）₃使阴离子相同，这样可以控制阴离子相同，排除阴离子的干扰，更为合理，
故答案为：溶液中气泡产生的速率；控制阴离子相同，排除阴离子的干扰；
②该反应是通过生成气体的反应速率分析判断的，所以根据v=$\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 本题主要考查外界条件对反应速率的影响及催化剂的作用，侧重于学生的实验探究能力的考查，解答时须注意实验的原理，难度中等．