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)小組欲探究雙氧水的性質(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)：用制取所需的時間秒

濃度 時間秒 反應(yīng)條件
無催化劑、不加熱	幾乎不反應(yīng)	幾乎不反應(yīng)	幾乎不反應(yīng)	幾乎不反應(yīng)
無催化劑、加熱	360	480	540	720
催化劑、加熱	10	25	60	120

①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、、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_________

(3)對于H2O2分解反應(yīng)，也有一定的催化作用。為比較Fe3+和對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)提出將的溶液改為更為合理，其理由是 _________ 。

(4)已知溶液中主要含有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- 雙氧水、鹽酸 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

【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)計實驗方案來證明時，控制變量以確保實驗結(jié)果的準確性；

(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)FeCl3和中陽離子不同，陰離子也不同分析解答；

(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含有氯離子但不含有雙氧水溶液中含有的微粒以外的物質(zhì)設(shè)計實驗驗證。

(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幾乎都不反應(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)，因此該研究小組在設(shè)計方案時，考慮了濃度、溫度和催化劑因素對過氧化氫分解速率的影響，故答案為：溫度、催化劑；

(2)利用排水量氣法收集一定體積的氧氣，可以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：，故答案為：；

(3)①由于過氧化氫分解產(chǎn)生氣體，而且反應(yīng)放熱，因此可以根據(jù)反應(yīng)中產(chǎn)生氣泡的快慢來判斷Fe3+和對H2O2分解的催化效果，故答案為：反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢；

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，故答案為：消除陰離子不同對實驗的干擾；

(4)FeCl3溶液中主要含有H2O、Fe3+和Cl-三種微粒，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為：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，故答案為：Cl-；雙氧水，鹽酸；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。