题目内容

7．甲小组以H2O2分解为例，探究外界条件对反应速率的影响．在常温下按照下表所示的方案完成实验．
实验编号反应物催化剂
①10mL 2% H2O2溶液无
②10mL 5% H2O2溶液无
③10mL 5% H2O2溶液1mL 0.1mol•L-1 FeCl3溶液
（1）实验①和②的目的是浓度对化学反应速率的影响．进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论．资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解．为了达到实验目的，你对原实验方案的改进方法是相同温度的水浴加热或加入相同量的MnO2等催化剂（填一种即可）．
（2）利用实验②和③可知加入FeCl3溶液可以催化H2O2分解，已知FeCl3溶液中含有H2O、Fe3+和Cl-三种粒子，为探究哪种粒子具有催化作用，有如下三种猜想：
猜想1：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的H2O
猜想2：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+
猜想3：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl-
你认为最不可能的是猜想1；理由是因过氧化氢溶液中自身有水，可见水不是催化剂．
（3）同学们又对余下的两种猜想进行了实验探究，请你帮助他们填写下表：
实验步骤实验现象实验结论
向盛有5mL 15%的H2O2溶液的试管中加入少量的HCl，然后把带火星的木条伸入试管中．无明显现象①Cl-不具有催化作用或猜想3不正确
向盛有5mL 15%的H2O2溶液的试管中加入少量的FeCl3固体，然后把带火星的木条伸入试管中．②试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃③Fe3+具有催化作用或猜想2正确
乙小组通过Na2S2O3与0.1mol•L-1 H2SO4反应溶液浑浊的时间，研究外界条件对化学反应速率的影响．设计实验如下：
实验编号温度/℃Na2S2O3V（H2SO4）/mLV（H2O）/mL
c/mol•L-1V/mL
①250.15.010.0a
②250.110.010.00
③250.15.05.0b
（4）已知：反应中除生成淡黄色沉淀外还会生成刺激性气味的气体，写出反应离子方程式：S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O；
（5）若同时选择实验①②、实验①③，测定混合液变浑浊的时间，可分别探究Na2S2O3浓度和H2SO4的浓度对化学反应速率的影响，则表中b为10mL．

分析 （1）实验①和②的浓度不同；为了便于比较，应在相同的条件下利用一个变量来比较，则向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中）；
（2）对于真正催化分解H2O2的到底是H2O、Fe3+还是Cl-，同学共有三个猜想，根据推理，可知最不可能的是猜想1，理由是过氧化氢溶液中自身有水，但一般情况过氧化氢溶液比较稳定；
（3）通过加入加入少量的HCl引入Cl-，而无明显现象，起催化作用的不是Cl-；从而可知起催化作用的一定是铁离子，通过加入FeCl3固体引入Fe3+，H2O2的分解被促进，故试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃，说明起催化作用的是Fe3+；
（4）根据题干已知：反应中除生成淡黄色沉淀外还会生成刺激性气味的气体，则生成物有硫单质和SO2，据此写出化学方程式Na2S2O3+H2SO4═Na2SO4+S↓+SO2+H2O，反应的离子方程式为：S2O32-+2H+═S↓+SO2↑+H2O；
（5）研究反应速率的影响因素需要只改变一个条件分析，则根据溶液总体积应完全相同进行计算．

解答 解：（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；为了便于比较，应在相同的条件下利用一个变量来比较，
则向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中），
故答案为：探究浓度对反应速率的影响；向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中）；
（2）三个猜想中，最不可能的是猜想1，理由是过氧化氢溶液中自身有水，但一般情况过氧化氢溶液比较稳定，不会自行分解，可见水不是催化剂，
故答案为：1； 因过氧化氢溶液中自身有水，可见水不是催化剂；
（3）由第（2）题排除了甲同学的猜想，现向盛有5ml5%的H2O2溶液的试管中加入少量的HCl，引入了Cl-，将带火星的木条伸入试管．无明显现象，可见Cl-没有促进H2O2 分解，证明Cl-不是H2O2分解的催化剂．丙同学猜想不正确，故结论为：起催化作用的不是Cl-；
甲和丙同学的猜想均不正确，可知起催化作用的一定是乙同学的猜想：Fe3+，所以应该向盛有5ml5%的H2O2溶液的试管中加入少量的铁盐来引入Fe3+，由于Fe3+起到了催化作用促进了双氧水分解，所以现象为：试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃，说明是Fe3+起到了催化作用，
故答案为：Cl-不具有催化作用或猜想3不正确；试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃；Fe3+具有催化作用或猜想2正确；
（4）根据题干已知：反应中除生成淡黄色沉淀外还会生成刺激性气味的气体，则生成物有硫单质和SO2，据此写出化学方程式Na2S2O3+H2SO4═Na2SO4+S↓+SO2+H2O，反应的离子方程式为：S2O32-+2H+═S↓+SO2↑+H2O，
故答案为：S2O32-+2H+═S↓+SO2↑+H2O；
（5）①研究化学反应速率的影响因素实验，需要其他条件不变，改变其中一个条件分析判断，所以溶液总体积应完全相同，由表格中实验②数据溶液总体积为20.0mL，则V=20.0-5.0-5.0=10.0mL，
故答案为：10．

点评 本题从对比试验的角度验证了对H2O2起催化作用的是Fe3+及研究外界条件对化学反应速率的影响，把握催化剂对反应速率的影响及习题中的信息为解答的关键，注意氧气的检验方法，题目难度中等．

练习册系列答案
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