Question

（17分）H₂O₂是一種綠色氧化還原試劑，在化學研究中應用廣泛。
（1）某小組擬在同濃度Fe³⁺的催化下，探究H₂O₂濃度對H₂O₂分解反應速率的影響。限選試劑與儀器：30% H₂O₂、0.1mol?L^-1Fe₂(SO₄)₃、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器
①寫出本實驗H₂O₂分解反應方程式并標明電子轉移的方向和數目：____________
②設計實驗方案：在不同H₂O₂濃度下，測定  ____________________________________（要求所測得的數據能直接體現反應速率大小）。
③設計實驗裝置，完成下圖的裝置示意圖。

④參照下表格式，擬定實驗表格，完整體現實驗方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數據；數據用字母表示）。

（2）利用圖21（a）和21（b）中的信息，按圖21（c）裝置（連能的A、B瓶中已充有NO₂氣體）進行實驗。可觀察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的_________（填“深”或“淺”），其原因是______________________________________________________。

Answer 1

（1）①
②生成相同體積的氧氣所需的時間
③
④測定反應時間

	H2O2的體積(mL)	0.1mol?L-1Fe2(SO4)3的體積（mL）	加入蒸餾水的體積（mL）	生成O2的體積(mL)	反應時間（min）
實驗1	b	a	c	d
實驗2	c	a	b	d

（2）深；因為過氧化氫分解是放熱反應，2NO₂(g)N₂O₄(g)也是放熱反應，所以B瓶溫度高于A瓶，溫度升高，平衡逆向移動，二氧化氮濃度增大，顏色加深。

試題分析：（1）①過氧化氫在硫酸鐵作催化劑條件下分解生成水和氧氣，過氧化氫既作氧化劑又作還原劑，化學方程式及電子轉移方向和數目為
②反應速率是單位時間內物質濃度的改變量，所以測定不同濃度的過氧化氫對分解速率的影響，需測定相同時間內，產生氧氣的體積的多少，或生成相同體積的氧氣所需時間的多少；
③利用排水量氣法，收集一定體積的O₂，需要水槽、量筒、導氣管，量筒內盛滿水倒扣在水槽中，裝置如圖
④

	H2O2的體積(mL)	0.1mol?L-1Fe2(SO4)3的體積（mL）	加入蒸餾水的體積（mL）	生成O2的體積(mL)	反應時間（min）
實驗1	b	a	c	d
實驗2	c	a	b	d

（2）由圖a可知過氧化氫的分解反應是放熱反應，由圖b可知二氧化氮轉化為四氧化二氮的反應也是放熱反應，所以裝置c中，右側燒杯B瓶溫度高于左側燒杯A瓶，而溫度升高，使平衡2NO₂(g)N₂O₄(g)逆向進行，二氧化氮濃度增大，B瓶的顏色比A瓶的顏色深。