Question

3．氧化剂H₂O₂在反应时不产生污染物被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注．
I．某实验小组以H₂O₂分解为例，探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响．在常温下按照如表所示的方案完成实验．

实验编号	反应物	加入物质
①	10mL 2% H2O2溶液	无
②	10mL 5% H2O2溶液	无
③	9mL 5% H2O2溶液	1mL 水
④	9mL 5% H2O2溶液	1mL 0.1mol•L-1 HCl溶液
⑤	9mL 5% H2O2溶液	1mL 0.1mol•L-1 NaOH溶液

（1）实验①和②的目的是探究浓度对反应速率的影响．
（2）实验③④⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图1所示．

分析该图能够得出的实验结论是碱性环境能增大H₂O₂分解的速率，酸性环境能减小H₂O₂分解的速率．
Ⅱ．资料显示，某些金属离子对H₂O₂的分解起催化作用．为探究不同浓度的Fe³⁺对H₂O₂分解的催化效果，实验小组的同学设计了如图2所示的实验装置进行实验．
限选试剂：30% H₂O₂、0.1mol?L^-1Fe₂（SO₄）₃、蒸馏水
（3）某同学通过测定O₂的体积来比较H₂O₂的分解速率快慢．实验时可以通过测量相同时间内产生O₂的体积（产生相同体积氧气所需的时间）来比较．（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）．
（4）参照如表格式，拟定实验表格，完整体现上述实验的方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示）．

物理量 实验序号	V[30% H2O2]/mL		…
1	a		…
2	a		…

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）实验①和②的浓度不同；
（2）由图可知，⑤的反应速率最大，④的反应速率最小，以此来解答；
Ⅱ．（3）实验时可以通过测量相同时间内产生O₂的体积；
（4）探究不同浓度的Fe³⁺对H₂O₂分解的催化效果，双氧水的浓度，用量相同，催化剂的浓度不同来设计．

解答 解：Ⅰ．（1）实验①和②的浓度不同，则该实验的目的为探究浓度对化学反应速率的影响，
故答案为：浓度；
（2）由图可知，⑤的反应速率最大，④的反应速率最小，结合实验方案可知，碱性环境能增大H₂O₂分解的速率，酸性环境能减小H₂O₂分解的速率，
故答案为：碱性环境能增大H₂O₂分解的速率，酸性环境能减小H₂O₂分解的速率；
Ⅱ．（3）通过测定O₂的体积来比较H₂O₂的分解速率快慢，实验时可以通过测量相同时间内产生O₂的体积或（产生相同体积氧气所需的时间），
故答案为：相同时间内产生O₂的体积（产生相同体积氧气所需的时间）；
（4）探究不同浓度的Fe³⁺对H₂O₂分解的催化效果，双氧水的浓度，用量相同，催化剂的浓度通过水体积变化来体现Fe³⁺浓度变化，溶液的总体积保持一致为（a+b+c）mL，设计如下表：

物理量 实验序号	V[30% H2O2]/mL	V[0.1mol?L-1 Fe2（SO4）3]/mL	V[蒸馏水]/mL	t[时间]/s	V[O2]/mL
1	a	b	c	t	V1
2	a	c	b	t	V2

或

物理量 实验序号	V[30% H2O2]/mL	V[0.1mol?L-1 Fe2（SO4）3]/mL	V[蒸馏水]/mL	V[O2]/mL	t[时间]/s
1	a	b	c	V	t1
2	a	c	b	V	t2

故答案为：

物理量 实验序号	V[30% H2O2]/mL	V[0.1mol?L-1 Fe2（SO4）3]/mL	V[蒸馏水]/mL	t[时间]/s	V[O2]/mL
1	a	b	c	t	V1
2	a	c	b	t	V2

或

物理量 实验序号	V[30% H2O2]/mL	V[0.1mol?L-1 Fe2（SO4）3]/mL	V[蒸馏水]/mL	V[O2]/mL	t[时间]/s
1	a	b	c	V	t1
2	a	c	b	V	t2

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点评 本题考查影响化学反应速率的因素，试题能够较好的考查学生实验设计、数据处理、图象分析的综合能力，注意掌握温度、浓度、催化剂等因素对化学反应速率的影响，题目难度中等．