Question

3．为比较相同浓度的FeCl₃溶液和CuSO₄溶液对H₂O₂分解的速率影响效果，某研究小组进行了如下探究：

【定性研究】
（1）如图甲，可通过观察产生气泡的速率来定性比较两者的速率影响效果．
【定量研究】
（2）如图乙，实验前检查该装置气密性的方法是先关闭分液漏斗，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．要定量比较两者的速率影响效果，可测量生成等体积气体所需的时间．
【深入研究】
（3）在FeCl₃溶液中，究竟是哪种粒子影响过氧化氢的分解速率？
猜想1：水分子（H₂O）影响过氧化氢的分解速率；
猜想2：氯离子（Cl^-）影响过氧化氢的分解速率；
猜想3：铁离子（Fe³⁺）影响过氧化氢的分解速率；…
请设计实验，验证猜想

实验操作	实验现象	实验结论
分别取同温度同体积同浓度的H2O2溶液于2支试管中，再分别加入等质量的FeCl3和NaCl．观察现象．	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．	证明是Fe3+影响过氧化氢的分解速率

（4）【反思与讨论】上述实验确实可以证明Fe³⁺可以改变过氧化氢的分解速率，但不能证明FeCl₃是过氧化氢分解的催化剂．若要证明FeCl₃是过氧化氢分解的催化剂，还需要通过实验证明FeCl₃在反应前后质量和化学性质不变．
请写出FeCl₃催化H₂O₂分解的化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）过氧化氢在催化剂的作用下分解为水和氧气，催化效果越好，产生气泡的速率越快；
（2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；
（3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；
（4）根据催化剂的特点分析并写出反应的方程式．

解答 解：（1）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；
（2）检查该装置的气密性，可先关闭分液漏斗，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；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：先关闭分液漏斗，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；时间；
（3）氯化铁溶液中存在铁离子、氯离子和水分子，故猜想可能是铁离子或氯离子或水分子所起的催化作用；故答案为：氯离子（Cl^-）；铁离子（Fe³⁺）；
（4）催化剂是在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率（既能提高也能降低），而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质；
过氧化氢在氯化铁的催化作用下生成水和氧气，方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；故填：质量和化学性质不变；2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

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．