Question

某同学学习了化学反应速率后，联想到曾用H₂O₂制备氧气，于是设计了下面的实验方案并进行实验探究。

实验编号	反 应 物	催 化 剂
甲	试管中加入3 mL 2﹪ H2O2溶液和3滴蒸馏水	无
乙	试管中加入3 mL 5﹪ H2O2溶液和3滴蒸馏水	无
丙	试管中加入3 mL 5﹪ H2O2溶液和3滴蒸馏水	1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液
丁	试管中加入3 mL 5﹪ H2O2溶液和3滴稀盐酸溶液	1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液
戊	试管中加入3 mL 5﹪ H2O2溶液和3滴NaOH溶液	1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液

【查阅资料】过氧化氢(H₂O₂)，其水溶液俗称双氧水，常温下是一种无色液体，性质比较稳定。在加热的条件下，它能分解生成氧气。研究表明，将新制的5﹪的H₂O₂溶液加热到65℃时就有氧气放出，加热到80℃时就有较多氧气产生。

（1）上述实验发生反应的化学方程式为                                       。

（2）实验甲和实验乙的实验目的是                                            ；

实验丙、实验丁和实验戊的实验目的是                                    。

（3）请根据该同学查阅的资料分析H₂O₂的性质，解释实验甲和实验乙能否达到实验目的？   。

（4）实验过程中该同学对实验丙、丁、戊中产生的气体进行收集，并在2分钟内6个时间点对注射器内气体进行读数，记录数据如下表。

时间／s	20	40	60	80	100	120
气体体积／mL	实验丙	9.5	19.5	29.0	36.5	46.0	54.5
实验丁	8.0	16.0	23.5	31.5	39.0	46.5
实验戊	15.5	30.0	44.5	58.5	71.5	83.0

①对实验戊，0～20 s的反应速率v₁＝     mL/s，100～120 s的反应速率v₂＝     mL/s。

不考虑实验测量误差，二者速率存在差异的主要原因是          。

②如右图是根据实验收集到最大体积的气体时所用时间绘制的图像。曲线c表示的是实验         (填“丙”、“丁”或“戊”)。

Answer

（1）2H2O2 2H2O ＋ O2↑

（2）探究反应物的不同浓度对反应速率的影响

探究在不同酸碱性条件下，催化剂对反应速率的影响

（3）实验甲和实验乙不能达到实验目的，因为H2O2在常温且无催化剂作用的条件下比较稳定

（4）① 0.775 0.575

随反应的不断进行，H2O2溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小 ② 丁

【解析】

试题分析：（1）双氧水分解生成氧气和水，则实验中发生反应的化学方程式为2H2O2 2H2O ＋ O2↑；（2）根据表中数据可知实验甲和实验乙中不同点再与双氧水的浓度，则其实验目的是探究反应物的不同浓度对反应速率的影响；实验丙、实验丁和实验戊中不同点再与溶液的酸碱性，则其实验目的是探究在不同酸碱性条件下，催化剂对反应速率的影响。

（3）由于H2O2在常温且无催化剂作用的条件下比较稳定，不能分解，因此实验甲和实验乙不能达到实验目的；

（4）①根据表中数据实验戊0～20s的反应速率v1＝15.5mL÷20s＝0.775mL/s，100～120s的反应速率v2＝（83.0－71.5）mL÷20s＝0.575mL/s。由于随反应的不断进行，H2O2溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小，因此反应速率相差较大。

②根据图像可知c曲线的斜率最小，反应速率最慢，则根据表中数据可知c曲线对应的是实验丁。

考点：考查外界条件对反应速率影响的实验设计与探究