Question

13．科學(xué)探究是奇妙的過程，在一次實(shí)驗(yàn)中小文不小心把硫酸鐵溶液滴加到了盛有5%H₂O₂溶液的試管中，立即有大量的氣泡產(chǎn)生，硫酸鐵溶液中含有三種粒子（H₂O、SO₄^2-、Fe³⁺），小文想知道硫酸鐵溶液中的哪種粒子能使雙氧水分解的速度加快，請(qǐng)你和小文一起通過如圖1所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)完成這次探究活動(dòng)，并填寫空白．

（1）你認(rèn)為最不可能的是哪一種粒子H₂O分子，理由是過氧化氫的溶液中含有水分子．
（2）檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氣體是否是氧氣的方法是把帶火星的木條伸入試管中，若木條復(fù)燃則是氧氣．
（3）在實(shí)驗(yàn)②中加入稀硫酸后，無明顯變化，說明SO₄^2-不起催化作用；
（4）小明如果要確定硫酸鐵是催化劑，還須通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)它在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變．
（5）經(jīng)證明硫酸鐵是過氧化氫分解的催化劑，寫出硫酸鐵催化過氧化氫分解的化學(xué)方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;硫酸鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（6）．小華通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硫酸鐵溶液的濃度也會(huì)影響過氧化氫分解的速率，常溫下，他在a、b、c三個(gè)試管中分別加入等量5%過氧化氫的溶液，在其他條件相同時(shí)，各滴2滴5%、10%、20%的硫酸鐵溶液，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了產(chǎn)生氧氣體積和時(shí)間變化的曲線如圖2，請(qǐng)你觀察如圖2回答問題：
①寫出兩條規(guī)律性結(jié)論：硫酸鐵溶液的濃度越大，過氧化氫分解的速率越大；硫酸鐵溶液的濃度不會(huì)影響最終產(chǎn)生的氧氣質(zhì)量．
②若實(shí)驗(yàn)中所得的曲線如圖中虛線所示，請(qǐng)推測(cè)其中可能的原因在其他條件相同時(shí)，過氧化氫溶液的濃度變大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)過氧化氫溶液中含有水分子來分析；
（2）根據(jù)氧氣具有助燃性來分析；
（3）根據(jù)硫酸中含有硫酸根離子來分析；
（4）根據(jù)催化劑的特征來分析；
（5）根據(jù)反應(yīng)物、生成物以及反應(yīng)條件來分析書寫；
（6）根據(jù)圖象信息來分析解答．

解答 解：（1）過氧化氫溶液中有水，因此是水分子所起催化作用，故不正確；故填：H₂O分子；過氧化氫的溶液中含有水分子；
（2）因?yàn)檠鯕饩哂兄�燃行，可把一根帶火星的木條伸入試管中，若木條復(fù)燃則是氧氣；故填：把帶火星的木條伸入試管中，若木條復(fù)燃則是氧氣；
（3）加入硫酸后，過氧化氫溶液不會(huì)分解產(chǎn)生氧氣，說明不是硫酸根離子所起的催化作用；故填：SO₄^2-；
（4）根據(jù)催化劑的特征可知，要想確定是否是硫酸鐵所起的催化作用，還需要通過實(shí)驗(yàn)確定其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒有改變才可以；故填：質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒有改變；
（5）過氧化氫在硫酸鐵的催化作用下分解為水和氧氣；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;硫酸鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（6）①根據(jù)圖象可知，產(chǎn)生氧氣的速率與硫酸鐵溶液的濃度有關(guān)，濃度越大，分解速率越快，但是最終產(chǎn)生氧氣的量相同；故填：硫酸鐵溶液的濃度越大，過氧化氫分解的速率越大；硫酸鐵溶液的濃度不會(huì)影響最終產(chǎn)生的氧氣質(zhì)量；
②反應(yīng)物的濃度越大，反應(yīng)速率越快，產(chǎn)生的氧氣越多；故填：在其他條件相同時(shí)，過氧化氫溶液的濃度變大．
答案：
（1）H₂O分子；
（2）把帶火星的木條伸入試管中，若木條復(fù)燃則是氧氣；
（3）SO₄^2-；
（4）質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)；
（5）2H₂O₂$\frac{\underline{\;硫酸鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（6）①硫酸鐵溶液的濃度越大，過氧化氫分解的速率越大；硫酸鐵溶液的濃度不會(huì)影響最終產(chǎn)生的氧氣質(zhì)量；
②在其他條件相同時(shí)，過氧化氫溶液的濃度變大．

點(diǎn)評(píng) 本題要抓住催化劑的特點(diǎn)“一變、二不變”，即改變其它反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率，本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都不變，就可以設(shè)計(jì)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)步驟，本考點(diǎn)主要出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．