Question

（14分）為了研究外界條件對過氧化氫分解速率的影響，某同學做了以下實驗，請回答下列問題。

編號	操作	實驗現象
①	分別在試管A、B中加入5 mL 5% H2O2溶液，各滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液。待試管中均有適量氣泡出現時，將試管A放入盛有5℃左右冷水的燒杯中浸泡；將試管B放入盛有40℃左右熱水的燒杯中浸泡。	試管A中不再產生氣泡； 試管B中產生的氣泡量增大。
②	另取兩支試管分別加入5 mL 5% H2O2溶液和5 mL 10% H2O2溶液	試管A、B中均未明顯見到有 氣泡產生。

（1）過氧化氫分解的化學方程式為__________________________________________。
（2）實驗①的目的是______________________________________________________。實驗中滴加FeCl₃溶液的目的是_________________________________________。
（3）實驗②未觀察到預期的實驗現象，為了幫助該同學達到實驗目的，你提出的對上述操作的改進意見是_________________________________（用實驗中所提供的幾種試劑）。
（4）對于H₂O₂分解反應，Cu²⁺也有一定的催化作用。為比較Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，某化學研究小組的同學分別設計了如圖甲、乙所示的實驗。請回答相關問題：

①定性分析：如圖甲可通過觀察_________________________，定性比較得出結論。有同學提出將FeCl₃改為Fe₂(SO₄)₃更為合理，其理由是_________________________。
②定量分析：用圖乙所示裝置做對照實驗，實驗時均以生成40 mL氣體為準，其他可能影響實驗的因素均已忽略。實驗中需要測量的數據是_________________________。

Answer 1

（1）2H₂O₂2H₂O+O₂↑（2分）
（2）研究溫度對H₂O₂分解速率的影響（2分） 加快H₂O₂分解速率，使實驗現象易于觀察（2分）
（3）將兩支試管同時放入盛有相同溫度熱水的燒杯中，或向兩支試管中同時滴入2滴1mol/L FeCl₃溶液，觀察產生氣泡的速率
（4）①溶液中氣泡產生的速率   排除氯離子的干擾（其他合理答案也給分）②收集40mL氣體所需的時間（2分）

解析試題分析：（1）過氧化氫分解產生了水和氧氣，該反應的化學方程式為2H₂O₂2H₂O+O₂↑。
（2）分析實驗①的過程可以知道，該實驗是在不同的溫度下進行實驗，所以可以判斷該實驗是驗證溫度對過氧化氫分解速率的影響的；而實驗中加入硫酸銅溶液的目的是加快過氧化氫溶液的分解速率的，使實驗現象易于觀察。
（3）過氧化氫溶液的分解速率較慢，所以可以借助于硫酸銅溶液來進行判斷，故可以設計實驗如下：將兩支試管同時放入盛有相同溫度熱水的燒杯中，或向兩支試管中同時滴入相同滴數、濃度一樣的硫酸銅溶液，產生氣泡的速率快的是10%的H₂O₂溶液，反之是5%的H₂O₂溶液。
（4）①如果定性分析，則可以根據產生氣泡的速率來進行判斷反應的快慢。應用加入的氯化鐵和硫酸銅中陰離子不同，所以為排除氯離子的干擾，可以將FeCl₃改為Fe₂(SO₄)₃。
②如果定量分析反應的快慢，則可以通過測定收集40mL的氣體所需的時間進行判斷，時間短則反應快。
考點：考查外界條件對反應速率的影響、實驗方案的設計、評價等
點評：該題是高考中的常見題型，屬于難度較大的試題，學生不易得分。該類試題綜合性強，理論和實踐的聯系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結論。