Question

2．H₂O₂是一种绿色试剂，在化学工业中用于生产过氧乙酸、亚氯酸钠等的原料，医药工业用作杀菌剂、消毒剂．某化学小组欲探究双氧水的性质做了如下实验：
（1）下表是该小组研究影响过氧化氢（H₂O₂）分解速率的因素时采集的一组数据：
用10mLH₂O₂制取150mLO₂所需的时间（秒）

浓度 时间（秒） 反应条件	30%H2O2	15%H2O2	10%H2O2	5%H2O2
无催化剂、不加热	几乎不反应	几乎不反应	几乎不反应	几乎不反应
无催化剂、加热	360	480	540	720
MnO2催化剂、加热	10	25	60	120

①研究小组在设计方案时．考虑了浓度、温度、催化剂因素对过氧化氢分解速率的影响．
②双氧水分解的方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2H₂O+O₂↑．
（2）另一研究小组拟在同浓度 Fe3+的催化下，探究H₂O₂浓度对H₂O₂分解反应速率的影响．限选试剂与仪器：30%H₂O₂、0.1mol?L^-1FeCl₃、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器．设计实验装置，完成图1方框内的装置示意图（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）．

（3）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，研究小组的同学设计了如图2所示的实验．请回答相关问题：
①可通过观察反应产生气泡快慢，比较得出结论．
②有同学提出将0.1mol/L的FeCl₃溶液改为0.05mol/LFe₂（SO₄）₃更为合理，其理由是消除阴离子不同对实验的干扰．
（4）已知 FeCl₃溶液中主要含有  H₂O、Fe³⁺和 Cl^-三种微粒，甲同学又做了两种猜想：
猜想 1：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的 Fe³⁺
猜想 2：真正催化分解H₂O₂的是Cl^-
完成表格验证猜想

所需试剂	操作及现象	结论
		Cl对H2O2分解无催化作用

Answer 1

分析 （1）①过氧化氢在常温下很难分解得到氧气，其分解速度受浓度、温度、催化剂等因素的影响设计实验方案来证明时，控制变量以确保实验结果的准确性；
②双氧水在催化剂、加热的条件下生成水和氧气；
（2）利用排水量气法收集一定体积的氧气，用盛满水的量筒倒立于盛水的水槽中，并用导管与图1连接；
（3）①根据反应生成气体的快慢分析；
②根据H₂O₂分解的催化作用有可能是氯离子起的作用，改为Fe₂（SO₄）₃使阴离子相同，更为合理；
（4）由于双氧水溶液中有水，则可排除水作催化剂，根据猜想1可知猜想2应是真正催化分解H₂O₂的是Cl^-；为验证猜想2可向盛有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，木条不复燃，得出结论．

解答 解：（1）①根据表中给出的数据，无催化剂不加热的情况下，不同浓度的过氧化氢溶液都是几乎不反应，在无催化剂加热的情况下，不同浓度的过氧化氢溶液都分解，说明过氧化氢的分解速率与温度有关，但是得到相同气体的时间不同，浓度越大，反应的速度越快，说明过氧化氢的分解速率与浓度有关；比较同一浓度的过氧化氢溶液如30%时，在无催化剂加热的时候，需要时间是360s，有催化剂加热的条件下，需要时间是10s，说明过氧化氢的分解速率与温度、催化剂有关，
故答案为：温度、催化剂；
②双氧水在催化剂、加热的条件下生成水和氧气，反应方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2H₂O+O₂↑，
故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2H₂O+O₂↑；
（2）利用排水量气法收集一定体积的氧气，用盛满水的量筒倒立于盛水的水槽中，并用导管与图1连接，装置图为：，
故答案为：；
（3）①该反应中产生气体，而且反应放热，所以可根据反应产生气泡快慢来判断，
故答案为：反应产生气泡快慢；
②H₂O₂催化作用有可能是氯离子起的作用，改为Fe₂（SO₄）₃使阴离子相同，这样可以消除阴离子不同对实验的干扰，更为合理，
故答案为：消除阴离子不同对实验的干扰；
（4）由于双氧水溶液中有水，则可排除水作催化剂，根据猜想1可知猜想2应是真正催化分解H₂O₂的是Cl^-；为验证猜想2可向盛有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，木条不复燃，得出结论：Cl^-对H₂O₂分解无催化作用，
故答案为：Cl^-；

所需试剂	操作及现象	结论
双氧水，盐酸	向盛有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，木条不复燃，

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点评 本题通过图表数据，考查了外界条件对反应速率的影响，注意利用控制变量法测定外界条件对反应速率的影响，难度中等．