Question

H₂O₂是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。

（1）某化学活动小组拟在同浓度Fe³⁺的催化下，探究H₂O₂浓度对H₂O₂分解反应速率的影响。所用试剂：30% H₂O₂、0.1mol∙L^-1Fe₂(SO₄)₃、蒸馏水。

①写出实验中H₂O₂分解反应方程式：______________。

②设计实验方案：在不同H₂O₂浓度下，测定____________（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。

③根据上述实验要求，请将表格补充完整。

物理量 实验序号	0.1mol∙L^-1Fe2(SO4)3 的体积/mL	30% H2O2 的体积/mL	H2O 的体积/mL
1	0.5	15	_________
2	0.5	30	9.5

④查阅资料，30%的H₂O₂的密度为1.13 g/ mL，若实验测得实验2中H₂O₂全部分解所需的时间为2 min，则用H₂O₂表示该反应在2 min内的平均速率为___________________（设溶液体积变化忽略不计）

（2）利用图（a）和（b）中的信息，按图（c）装置（连接的A、B瓶中已充有NO₂气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的_________（填“深”或“浅”），其原因是__________________。

Answer

（1）① 2H2O22H2O + O2↑

②收集到相同体积氧气所需要的时间（或相同时间内，收集到氧气的体积）

③V[H2O]＝ 24.5 mL ；④ 3.75 mol∙ L-1∙ min-1

（2）深；由图(a)可知H2O2分解为放热反应，H2O2分解使B瓶中温度升高，再由图(b)可知反应2NO2(g) N2O4(g)，也是放热反应，升温使平衡向左移动，C(NO2)增大，颜色加深。（其他合理答案也可）

【解析】

试题分析：（1）①实验中H2O2在Fe3+的催化下发生分解反应产生氧气和水。反应的方程式是2H2O2 2H2O + O2↑；②设计实验探究在同浓度Fe3+的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响的方案：在不同H2O2浓度下，测定收集到相同体积氧气所需要的时间（或相同时间内，收集到氧气的体积）；③为了便于对比，溶液的总体积要相同，实验序号总体积是40mL，所以实验序号1总体积也应该是30mL，由于0.1mol∙L-1Fe2(SO4)3的体积是0.5mL，30% H2O2的体积是15mL，所以水的体积是V(H2O)=40mL-0.5mL-15mL=24.5 mL；④查阅资料，30%的H2O2的密度为1.13 g/ mL，则该H2O2的物质的量浓度是c(H2O2)=(1.13×1000×30%)÷34=9.97mol/L，则若实验测得实验2中H2O2全部分解所需的时间为2 min，则用H2O2表示该反应在2 min内的平均速率为V(H2O2)= (9.97mol/L×0.03L)÷0.04L÷2min=3.75 mol∙ L-1∙ min-1；（2）由图(a)可知H2O2分解为放热反应，H2O2分解使B瓶中温度升高，再由图(b)可知可逆反应2NO2(g) N2O4(g)，也是放热反应，根据平衡移动原理：升温化学平衡向吸热的逆反应方向移动，使体系中c(NO2)增大，故B瓶中气体颜色比A瓶中的颜色深。

考点：考查催化剂对化学反应速率的影响、化学反应速率的计算及温度对化学平衡移动的影响的知识。