Question

【題目】H2O2是一種綠色試劑,在化學(xué)工業(yè)中用于生產(chǎn)過氧乙酸、亞氯酸鈉等的原料,醫(yī)藥工業(yè)用作殺菌劑、消毒劑。某化學(xué)小組為探究H2O2的性質(zhì)做了如下實驗:

(1) 下表是該小組研究影響過氧化氫(H2O2)分解速率的因素時采集的一組數(shù)據(jù)。

研究小組在設(shè)計方案時,考慮了濃度、____、____因素對過氧化氫分解速率的影響。

(2) 另一研究小組擬在同濃度 Fe3+的催化下,探究H2O2濃度對H2O2分解反應(yīng)速率的影響。限選試劑與儀器:30% H2O2、0.1 mol·L-1FeCl3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導(dǎo)管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。設(shè)計實驗裝置,完成圖1方框內(nèi)的裝置示意圖(要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小)。________

圖1 圖2

(3) 對于H2O2分解反應(yīng),Cu2+也有一定的催化作用。為比較Fe3+和 Cu2+對H2O2分解的催化效果,研究小組的同學(xué)設(shè)計了如圖2所示的實驗。請回答相關(guān)問題:

①可通過觀察________,比較得出結(jié)論。

②有同學(xué)提出將0.1 mol·L-1FeCl3溶液改為0.05 mol·L-1Fe2(SO4)3更為合理,其理由是___。

(4) 已知 FeCl3溶液中主要含有H2O、Fe3+和 Cl-三種微粒,甲同學(xué)又做了兩種猜想。

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____。

完成表格驗證猜想:

所需試劑	操作及現(xiàn)象	結(jié)論
_______	_________	Cl-對H2O2分解無催化作用

Answer 1

【答案】 溫度 催化劑 反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢 消除陰離子不同對實驗的干擾 Cl- H2O2,鹽酸 向盛有H2O2溶液的試管中加入少量鹽酸,然后把帶火星的木條伸入試管中,木條不復(fù)燃

【解析】（1）過氧化氫在常溫下很難分解得到氧氣，其分解速度受濃度、溫度、催化劑等因素的影響，設(shè)計實驗方案來驗證時，控制變量以確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性；（2）利用排水量氣法收集一定體積的氧氣，用盛滿水的量筒倒立于盛水的水槽中，并用導(dǎo)管與圖1連接；（3）①根據(jù)反應(yīng)生成氣體的快慢分析；②根據(jù)H2O2分解的催化作用有可能是氯離子起的作用，改為Fe2（SO4）3使陰離子相同，更為合理；（4）由于雙氧水溶液中有水，排除水作催化劑，根據(jù)猜想1可知猜想2應(yīng)是真正催化分解H2O2的是Cl－；為驗證猜想2可向盛有H2O2溶液的試管中加入少量的HCl，然后把帶火星的木條伸入試管中，木條不復(fù)燃，得出結(jié)論．

（1）根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，無催化劑不加熱的情況下，不同濃度的過氧化氫溶液都是幾乎不反應(yīng)，在無催化劑加熱的情況下，不同濃度的過氧化氫溶液都分解，說明過氧化氫的分解速率與溫度有關(guān)，但是得到相同氣體的時間不同，濃度越大，反應(yīng)的速度越快，說明過氧化氫的分解速率與濃度有關(guān)；比較同一濃度的過氧化氫溶液如30%時，在無催化劑加熱的時候，需要時間是360s，有催化劑加熱的條件下，需要時間是10s，說明過氧化氫的分解速率與溫度、催化劑有關(guān)。（2）利用排水量氣法收集一定體積的氧氣，用盛滿水的量筒倒立于盛水的水槽中，并用導(dǎo)管與圖1連接，裝置圖為：；（3）①該反應(yīng)中產(chǎn)生氣體，而且反應(yīng)放熱，所以可根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢來判斷；②H2O2催化作用有可能是氯離子起的作用，改為Fe2（SO4）3使陰離子相同，這樣可以消除陰離子不同對實驗的干擾，更為合理。（4）由于雙氧水溶液中有水，則可排除水作催化劑，根據(jù)猜想1可知猜想2應(yīng)是真正催化分解H2O2的是Cl－；為驗證猜想2可向盛有H2O2溶液的試管中加入少量的HCl，然后把帶火星的木條伸入試管中，木條不復(fù)燃，得出結(jié)論：Cl－對H2O2分解無催化作用；所需試劑：雙氧水，鹽酸，操作及現(xiàn)象：向盛有H2O2溶液的試管中加入少量的HCl，然后把帶火星的木條伸入試管中，木條不復(fù)燃。