依据反应原理回答下列问题:Ⅰ．请你利用原电池原理.设计实验.比较铜和铁的金属活动性．实验用品:铁片.铜片.导线.金属夹.小灯泡.硫酸亚铁溶液.硫酸铜溶液.500mL烧杯．画出实验装置简图.并标出正负极.电子流动方向．Ⅱ．为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响.某同学做了以下实验.请回答下列问题．编号操作实验现象①分别在试管A.B中加入3mL 5% H2O2溶液.各� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

14．依据反应原理回答下列问题：
Ⅰ．请你利用原电池原理，设计实验，比较铜和铁的金属活动性．
实验用品：铁片、铜片、导线、金属夹、小灯泡、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液、500mL烧杯．
画出实验装置简图，并标出正负极、电子流动方向．
Ⅱ．为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响，某同学做了以下实验，请回答下列问题．

编号	操作	实验现象
①	分别在试管A、B中加入3mL 5% H₂O₂溶液，各滴入2滴1mol/L FeCl₃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中产生的气泡量增大．
②	另取两支试管分别加入3mL 5% H₂O₂溶液和3mL 10% H₂O₂溶液	试管A、B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的目的是研究温度对H₂O₂分解速率的影响．
实验中滴加FeCl₃溶液的目的是加快H₂O₂分解速率，使实验现象易于观察．

（3）实验②未观察到预期的实验现象，为了帮助该同学达到实验目的，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/LFeCl₃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溶液中加入一定量的二氧化锰，放出气体的体积（标准状况下）与反应时间的关系如图2所示，则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最慢的是C．
（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，某化学研究小组的同学分别设计了如图3甲、乙所示的实验．请回答相关问题：
①定性分析：如图甲可通过观察溶液中气泡产生的速率，定性比较得出结论．有同学提出将FeCl₃改为Fe₂（SO₄）₃更为合理，其理由是排除氯离子的干扰．
②定量分析：用图3乙所示装置做对照实验，实验时均以生成40mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略．实验中需要测量的数据是收集40mL气体所需的时间．

分析（1）氯化铁作催化剂条件下，双氧水分解生成氧气和水；
（2）根据试管A、B实验操作的异同点解答；
（3）根据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．

解答解：（1）氯化铁作催化剂条件下，双氧水迅速分解生成氧气和水，反应方程式为：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；将试管B放入盛有40℃左右热水的烧杯中，两支试管不同点是试管A的温度比试管B的温度低，说明研究的是温度对反应速率的影响，而开始加滴加FeCl₃溶液，目的加快H₂O₂分解，
故答案为：研究温度对H₂O₂分解速率的影响；加快H₂O₂分解速率，使实验现象易于观察；
（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、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：收集40mL气体所需的时间．

点评本题主要考查学生的实验探究能力，可依据催化剂的特点和控制变量法的思想分析问题及设计方案，综合性比较强，难度较大．

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	过程Ⅳ，B溶液中含有的离子	过程Ⅵ，B溶液中含有的离子
甲	有Fe³⁺无Fe²⁺	有SO₄^2-
乙	既有Fe³⁺又有Fe²⁺	有SO₄^2-
丙	有Fe³⁺无Fe²⁺	有Fe²⁺

	A．	CH₄与C₄H₁₀互为同系物
	B．	²³⁵₉₂U和²³⁸₉₂U质子数相同，二者属于同一种核素
	C．	蔗糖和麦芽糖都属于双糖，且互为同分异构体
	D．	苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的独特的键

实验序号	试剂	现象
I	饱和Ag₂SO₄溶液	产生白色沉淀
II	0.2mol•L^-1CuCl₂溶液	溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀
III	0.1mol•L^-1Al₂（SO₄）₃溶液	开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀

	A．	1.0 mol•L^-1 KNO₃溶液：H⁺、Fe²⁺、SCN^-、SO₄^2-
	B．	$\frac{{K}_{w}}{c（{H}^{+}）}$=1×10^-13mol•L^-1的溶液：NH₄⁺、Ca²⁺、Cl^-、NO₃^-
	C．	pH=1的溶液：Al³⁺、Ag（NH₃）₂⁺、Cl^-、SO₄^2-
	D．	由水电离产生c（H⁺）=10^-10mol/L的溶液：NH₄⁺、Ca²⁺、AlO₂^-、S^2-

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