Question

3．某学习小组的同学利用实验的方法探究一定温度下，双氧水浓度、催化剂用量（浓度）对H₂O₂分解速率的影响，实验内容如表所示，实验装置如图所示：

实验序号	参加反应的物质					收集amL（在标准状况下）O2所需时间/s
	酸性Fe2（SO4）3溶液		H2O2溶液		H2O
	V/mL	c/mol•L-1	V/mL	c/mol•L-1	V/mL
①	4	0.1	3	4	3	t1
②	4	0.1	2	4	V1	5
③	V2	0.1	V3	4	2	t3

（1）V₁=4；若V₂=5，t₃＜t₁，则由实验①、③可以得出的结论是增大催化剂浓度，可加快反应速率．
（2）实验②中0～5s内用H₂O₂物质的量浓度表示的反应速率为$\frac{a}{560}mol•{L}^{-1}•{s}^{-1}$．
（3）在图的方框中绘制出相应的装置．
（4）有人认为Fe³⁺催化H₂O₂分解的过程可分为两个阶段：①2Fe³⁺+H₂O₂=2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，写出第二个阶段反应的离子方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）控制溶液总体积相等，改变反应物以及催化剂用量即可探究浓度、催化剂用量对H₂O₂分解速率的影响；改变催化剂的用量，双氧水的用量相同，根据反应时间的快慢得出结论；
（2）根据2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，计算双氧水在0～5s浓度的变化，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（3）利用排水法收集氧气，体积量取用量筒；
（4）催化剂参与反应过程并在最后生成，故第二个阶段为另一部分过氧化氢将亚铁离子氧化成三价铁离子，据此写出离子方程式．

解答 解：（1）探究浓度、催化剂用量对H₂O₂分解速率的影响，应控制溶液总体积相等，改变反应物以及催化剂用量即可，实验①的总体积是4mL+3mL+
3mL=10mL，则实验②中V₁=10mL-4mL-2mL=4mL；若V₂=5，则V₃=10mL-5mL-2mL=3mL，实验①、③对比，双氧水的用量（浓度）相同，实验③增大的了催化剂的用量（浓度），t₃＜t₁，说明实验③反应更快，则由实验①、③可以得出的结论是增大催化剂浓度，可加快反应速率，
故答案为：4；增大催化剂浓度，可加快反应速率；
（2）0～5s在标况下收集到氧气amL，氧气的物质的量为：n（O₂）=$\frac{a×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$，根据2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，则消耗的双氧水的物质的量为：2n（O₂）=2×$\frac{a×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$，双氧水在0～5s浓度的变化为：△c=$\frac{△n}{V}$=$\frac{2×\frac{a×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}}{10×1{0}^{-3}L}$=$\frac{a}{112}$mol/L，v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{a}{112}mol/L}{5s}$=$\frac{a}{560}mol•{L}^{-1}•{s}^{-1}$，
故答案为：$\frac{a}{560}mol•{L}^{-1}•{s}^{-1}$；
（3）氧气难溶于水，利用排水法收集氧气，水的体积等于氧气的体积，可用量筒量取，装置图为：，
故答案为：；
（4）催化剂参与反应过程并在最后生成，故第二个阶段为另一部分过氧化氢将亚铁离子氧化成三价铁离子，反应的离子方程式为_：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．

点评 本题考查影响化学反应速率的因素，明确浓度、催化剂等对反应速率的影响即可解答，注意控制变量法在实验中的应用，注重基础知识的考查，题目难度不大．