Question

9．为比较相同浓度的FeCl₃溶液和CuSO₄溶液对H₂O₂分解的催化效果，某研究小组进行了如下探究：

（1）请写出H₂O₂分解的化学方程式：2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【定性探究】
（2）如图甲，可通过观察产生气泡的速率来定性比较两者的催化效果．
【定量探究】
（3）如图乙，实验前检查该装置的气密性的方法是将注射器活塞向外拉，再松开手活塞又回到原来的位置，则装置气密性良好．要定量比较两者的催化效果，可测量生成等体积气体所需的时间．
【深入探究】
（4）在FeCl₃溶液中，究竟是哪种离子起催化作用呢？
猜想1：铁离子（Fe³⁺）起催化作用；
猜想2：氯离子（Cl^-）起催化作用；
…
请设计实验，验证猜想1

实验操作	实验现象	实验现象
分别取某体积的同种H2O2溶液于2支试管中，再分别加入等质量的FeCl3和NaCl	加入FeCl3的试管中产生的气体快，加入NaCl的试管中产生的气体慢	猜想1成立

Answer 1

分析 （1）过氧化氢在催化剂的作用下分解为水和氧气；
（2）催化效果越好，产生气泡的速率越快；
（3）根据检查装置气密性的方法以及比较催化效果的方法来分析；
（4）氯化铁溶液中存在铁离子、氯离子和水分子．要想验证是否是铁离子的催化作用，可选择其他含铁离子的可溶性盐来进行实验．

解答 解：（1）过氧化氢在催化剂的作用下分解为氧气和水，故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）比较两种物质对过氧化氢分解速率的影响，可以观察二者产生气泡的速率；故填：产生气泡的速率；
（3）检查该装置的气密性，可先将分液漏斗的活塞关闭，然后用双手紧握锥形瓶的外壁，然后观察注射器的活塞是否向外移动，再松开手活塞又回到原来的位置，说明该装置的气密性是良好的；催化剂的催化效果越好，反应产生气体的速率越快，可通过测量产生等体积的氧气所需要的时间来分析，所需时间越短，催化效果越好；故填：再松开手活塞又回到原来的位置；时间；
（4）在FeCl₃溶液中主要有铁离子（Fe³⁺）、氯离子（Cl^-）；所以猜想2是氯离子（Cl^-）或铁离子（Fe³⁺）和氯离子（Cl^-）；验证猜想1：铁离子（Fe³⁺）起催化作用，就要设计一个对比实验，所取的等体积的同种过氧化氢溶液的体积应相同，加入的物质中含有氯离子，但不含铁离子，如氯化钠，根据反应速度的快慢证明起催化作用的是铁离子（Fe³⁺）．
故填：氯离子（Cl^-）；

实验操作	实验现象
分别取某体积的同种H2O2溶液于2支试管中，再分别加入等质量的FeCl3和NaCl	加入FeCl3的试管中产生的气体快，加入NaCl的试管中产生的气体慢

点评 本题考查实验装置的综合应用，为高频考点，把握反应速率测定原理及影响反应速率的因素为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度不大．