Question

3．氧化劑H₂O₂在反應時不產生污染物被稱為綠色氧化劑，因而受到人們越來越多的關注．
I．某實驗小組以H₂O₂分解為例，探究濃度、催化劑、溶液酸堿性對反應速率的影響．在常溫下按照如表所示的方案完成實驗．

實驗編號	反應物	加入物質
①	10mL 2% H2O2溶液	無
②	10mL 5% H2O2溶液	無
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）實驗①和②的目的是探究濃度對反應速率的影響．
（2）實驗③④⑤中，測得生成氧氣的體積隨時間變化的關系如圖1所示．

分析該圖能夠得出的實驗結論是堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解的速率．
Ⅱ．資料顯示，某些金屬離子對H₂O₂的分解起催化作用．為探究不同濃度的Fe³⁺對H₂O₂分解的催化效果，實驗小組的同學設計了如圖2所示的實驗裝置進行實驗．
限選試劑：30% H₂O₂、0.1mol?L^-1Fe₂（SO₄）₃、蒸餾水
（3）某同學通過測定O₂的體積來比較H₂O₂的分解速率快慢．實驗時可以通過測量相同時間內產生O₂的體積（產生相同體積氧氣所需的時間）來比較．（要求所測得的數據能直接體現(xiàn)反應速率大小）．
（4）參照如表格式，擬定實驗表格，完整體現(xiàn)上述實驗的方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數據；數據用字母表示）．

物理量 實驗序號	V[30% H2O2]/mL		…
1	a		…
2	a		…

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）實驗①和②的濃度不同；
（2）由圖可知，⑤的反應速率最大，④的反應速率最小，以此來解答；
Ⅱ．（3）實驗時可以通過測量相同時間內產生O₂的體積；
（4）探究不同濃度的Fe³⁺對H₂O₂分解的催化效果，雙氧水的濃度，用量相同，催化劑的濃度不同來設計．

解答 解：Ⅰ．（1）實驗①和②的濃度不同，則該實驗的目的為探究濃度對化學反應速率的影響，
故答案為：濃度；
（2）由圖可知，⑤的反應速率最大，④的反應速率最小，結合實驗方案可知，堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解的速率，
故答案為：堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解的速率；
Ⅱ．（3）通過測定O₂的體積來比較H₂O₂的分解速率快慢，實驗時可以通過測量相同時間內產生O₂的體積或（產生相同體積氧氣所需的時間），
故答案為：相同時間內產生O₂的體積（產生相同體積氧氣所需的時間）；
（4）探究不同濃度的Fe³⁺對H₂O₂分解的催化效果，雙氧水的濃度，用量相同，催化劑的濃度通過水體積變化來體現(xiàn)Fe³⁺濃度變化，溶液的總體積保持一致為（a+b+c）mL，設計如下表：

物理量 實驗序號	V[30% H2O2]/mL	V[0.1mol?L-1 Fe2（SO4）3]/mL	V[蒸餾水]/mL	t[時間]/s	V[O2]/mL
1	a	b	c	t	V1
2	a	c	b	t	V2

或

物理量 實驗序號	V[30% H2O2]/mL	V[0.1mol?L-1 Fe2（SO4）3]/mL	V[蒸餾水]/mL	V[O2]/mL	t[時間]/s
1	a	b	c	V	t1
2	a	c	b	V	t2

故答案為：

物理量 實驗序號	V[30% H2O2]/mL	V[0.1mol?L-1 Fe2（SO4）3]/mL	V[蒸餾水]/mL	t[時間]/s	V[O2]/mL
1	a	b	c	t	V1
2	a	c	b	t	V2

或

物理量 實驗序號	V[30% H2O2]/mL	V[0.1mol?L-1 Fe2（SO4）3]/mL	V[蒸餾水]/mL	V[O2]/mL	t[時間]/s
1	a	b	c	V	t1
2	a	c	b	V	t2

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點評 本題考查影響化學反應速率的因素，試題能夠較好的考查學生實驗設計、數據處理、圖象分析的綜合能力，注意掌握溫度、濃度、催化劑等因素對化學反應速率的影響，題目難度中等．