题目内容

12．为了探究外界条件对过氧化氢分解速率的影响，某化学兴趣小组的同学做了以下实验．
请回答下列问题：
编号实验操作实验现象
①分别在试管A、B中加入5mL5%H2O2溶液，各滴入3滴
1mol/LFeCl3溶液．待试管中均有适量气泡出现时，将试管A放入盛有5℃左右冷水的烧杯中浸泡；将试管B放入盛有40℃左右热水的烧杯中浸泡．		试管A中不再产生气泡；
试管B中产生的气泡量增多．
②另取两支试管分别加入5mL5%H2O2溶液和5mL10%H2O2
溶液		两支试管中均未明显见到有
气泡产生．
（1）过氧化氢分解的化学方程式为2H2O2$\frac{\underline{\;氯化铁\;}}{\;}$2H2O+O2↑．
（2）实验①的目的是究温度对H2O2分解速率的影响；．
（3）实验②未观察到预期的实验现象，为了帮助该组同学达到实验目的，你提出的对上述操作的改进意见是将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中，或向两支试管中同时滴入2滴1mol/L FeCl3溶液，观察产生气泡的速率（用实验中所提供的几种试剂）．
（4）某同学在50mL一定浓度的H2O2溶液中加入适量的二氧化锰，放出气体的体积（标准状况下）与反应时间的关系如图1所示，则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最慢的是C（填字母代号）．
（5）对于H2O2分解反应，Cu2+也有一定的催化作用．为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，该兴趣化学小组的同学分别设计了如图2、3所示的实验．请回答相关问题：

①定性分析：如图2可通过观溶液中气泡产生的速率，定性比较得出结论；该实验中将FeCl3溶液改为Fe2（SO4）3溶液的原因是排除氯离子的干扰．
②定量分析：用图3所示装置做对照试验，实验时均以生成40mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略．实验中需要测量的数据是在同温同压下，收集40mL气体所需的时间．
（6）通过对上述实验过程的分析，在实验设计时，要考虑控制变量（或对比）方法的应用．

分析 （1）在FeCl3催化作用下，过氧化氢分解生成氧气和水；
（2）实验①中试管A、B中只有温度不同，滴加FeCl3溶液双氧水的分解速率增大，现象明显；
（3）现象不明显可以提高反应速率，结合影响化学反应速率的外界因素解答；
（4）根据速率的表示方法和图象横坐标和纵坐标的意义解答；
（5）①定性分析可以根据产生气泡的速率来进行判断反应的快慢，在探究影响反应速率的快慢的因素时通常采取控制变量法来进行实验，选择合适的物质；
②若定量分析反应的快慢可以收集一定体积的气体，时间短则反应快；
（6）通过对上述实验过程的分析，在实验设计时，要控制其它条件相同，再考虑一个量的变化，也就是要考虑控制变量（或对比）方法的应用．

解答 解：（1）过氧化氢分解，FeCl3在此反应中作催化剂，起催化作用，能加快过氧化氢分解产生氧气的速率，其反应的方程式为：2H2O2$\frac{\underline{\;氯化铁\;}}{\;}$2H2O+O2↑，
故答案为：2H2O2$\frac{\underline{\;氯化铁\;}}{\;}$2H2O+O2↑；
（2）分别在试管A、B中加入 5mL 5% H2O2溶液，各滴入1～2 滴1mol/L FeCl3溶液．待试管中均有适量气泡出现，说明过氧化氢分解能发生，试管A、B中均有适量气泡出现时，将试管A放入盛有5℃左右冷水的烧杯中；故答案为：研究温度对H2O2分解速率的影响；
（3）影响化学反应速率的外界因素有浓度、温度、气体的压强、催化剂、固体的表面积，另取两支试管分别加入 5mL 5%H2O2溶液和 5mL10%H2O2溶液，试管A、B中均未见气泡产生，为加快反应速率，可从温度、或催化剂的影响角度考虑，
故答案为：将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中，或向两支试管中同时滴入2滴1mol/L FeCl3溶液，观察产生气泡的速率；
（4）该图象横坐标表示时间，纵坐标表示生成气体的体积，时间越短生成的气体越多，反应速率越快，所以速率最慢的为C，故答案为：C；
（5）①至于定性分析可以根据产生气泡的速率来进行判断反应的快慢；为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，要保持其它条件相同，而FeCl3溶液中还有氯离子，CuSO4中含有铜离子，因此氯离子可能也会影响反应速率，产生干扰，所以可将FeCl3改为Fe2（SO4）3，
故答案为：溶液中气泡产生的速率，排除氯离子的干扰（合理即可）；
②若定量分析反应的快慢可以测定收集40mL的气体所需的时间，时间短则反应快，
故答案为：在同温同压下，收集40mL气体所需的时间；
（6）通过对上述实验过程的分析，在实验设计时，要控制其它条件相同，再考虑一个量的变化，也就是要考虑控制变量（或对比）方法的应用，故答案为：控制变量（或对比）．

点评 本题主要考查外界条件对反应速率的影响，侧重于学生的实验探究能力的考查，解答时须注意实验的原理，难度中等．

练习册系列答案
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