Question

3．為比較相同濃度的FeCl₃溶液和CuSO₄溶液對(duì)H₂O₂分解的速率影響效果，某研究小組進(jìn)行了如下探究：

【定性研究】
（1）如圖甲，可通過觀察產(chǎn)生氣泡的速率來定性比較兩者的速率影響效果．
【定量研究】
（2）如圖乙，實(shí)驗(yàn)前檢查該裝置氣密性的方法是先關(guān)閉分液漏斗，將注射器活塞向外拉，再松開手活塞又回到原來的位置，則裝置氣密性良好．要定量比較兩者的速率影響效果，可測(cè)量生成等體積氣體所需的時(shí)間．
【深入研究】
（3）在FeCl₃溶液中，究竟是哪種粒子影響過氧化氫的分解速率？
猜想1：水分子（H₂O）影響過氧化氫的分解速率；
猜想2：氯離子（Cl^-）影響過氧化氫的分解速率；
猜想3：鐵離子（Fe³⁺）影響過氧化氫的分解速率；…
請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
分別取同溫度同體積同濃度的H2O2溶液于2支試管中，再分別加入等質(zhì)量的FeCl3和NaCl．觀察現(xiàn)象．	加入FeCl3的試管中產(chǎn)生的氣體快，加入NaCl的試管中產(chǎn)生的氣體慢．	證明是Fe3+影響過氧化氫的分解速率

（4）【反思與討論】上述實(shí)驗(yàn)確實(shí)可以證明Fe³⁺可以改變過氧化氫的分解速率，但不能證明FeCl₃是過氧化氫分解的催化劑．若要證明FeCl₃是過氧化氫分解的催化劑，還需要通過實(shí)驗(yàn)證明FeCl₃在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變．
請(qǐng)寫出FeCl₃催化H₂O₂分解的化學(xué)方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）過氧化氫在催化劑的作用下分解為水和氧氣，催化效果越好，產(chǎn)生氣泡的速率越快；
（2根據(jù)檢查裝置氣密性的方法以及比較催化效果的方法來分析；
（3氯化鐵溶液中存在鐵離子、氯離子和水分子．要想驗(yàn)證是否是鐵離子的催化作用；
（4）根據(jù)催化劑的特點(diǎn)分析并寫出反應(yīng)的方程式．

解答 解：（1）比較兩種物質(zhì)對(duì)過氧化氫分解速率的影響，可以觀察二者產(chǎn)生氣泡的速率；故填：產(chǎn)生氣泡的速率；
（2）檢查該裝置的氣密性，可先關(guān)閉分液漏斗，將注射器活塞向外拉，再松開手活塞又回到原來的位置，則裝置氣密性良好；催化劑的催化效果越好，反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速率越快，可通過測(cè)量產(chǎn)生等體積的氧氣所需要的時(shí)間來分析，所需時(shí)間越短，催化效果越好；故填：先關(guān)閉分液漏斗，將注射器活塞向外拉，再松開手活塞又回到原來的位置，則裝置氣密性良好；時(shí)間；
（3）氯化鐵溶液中存在鐵離子、氯離子和水分子，故猜想可能是鐵離子或氯離子或水分子所起的催化作用；故答案為：氯離子（Cl^-）；鐵離子（Fe³⁺）；
（4）催化劑是在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率（既能提高也能降低），而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒有發(fā)生改變的物質(zhì)；
過氧化氫在氯化鐵的催化作用下生成水和氧氣，方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；故填：質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)裝置的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握反應(yīng)速率測(cè)定原理及影響反應(yīng)速率的因素為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�題目難度不大．