Question

13．科學探究是奇妙的過程，在一次實驗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，請你和小文一起通過如圖1所示的兩個實驗完成這次探究活動，并填寫空白．

（1）你認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）檢驗實驗產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，若木條復燃則是氧氣．
（3）在實驗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，還須通過實驗確認它在化學反應前后質量和化學性質不變．
（5）經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方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;硫酸鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（6）．小華通過實驗發(fā)現，硫酸鐵溶液的濃度也會影響過氧化氫分解的速率，常溫下，他在a、b、c三個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，各滴2滴5%、10%、20%的硫酸鐵溶液，根據實驗數據繪制了產生氧氣體積和時間變化的曲線如圖2，請你觀察如圖2回答問題：
①寫出兩條規(guī)律性結論：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影響最終產生的氧氣質量．
②若實驗中所得的曲線如圖中虛線所示，請推測其中可能的原因在其他條件相同時，過氧化氫溶液的濃度變大．

Answer 1

分析 （1）根據過氧化氫溶液中含有水分子來分析；
（2）根據氧氣具有助燃性來分析；
（3）根據硫酸中含有硫酸根離子來分析；
（4）根據催化劑的特征來分析；
（5）根據反應物、生成物以及反應條件來分析書寫；
（6）根據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）因為氧氣具有助燃行，可把一根帶火星的木條伸入試管中，若木條復燃則是氧氣；故填：把帶火星的木條伸入試管中，若木條復燃則是氧氣；
（3）加入硫酸后，過氧化氫溶液不會分解產生氧氣，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，還需要通過實驗確定其質量和化學性質沒有改變才可以；故填：質量和化學性質沒有改變；
（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\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（6）①根據圖象可知，產生氧氣的速率與硫酸鐵溶液的濃度有關，濃度越大，分解速率越快，但是最終產生氧氣的量相同；故填：硫酸鐵溶液的濃度越大，過氧化氫分解的速率越大；硫酸鐵溶液的濃度不會影響最終產生的氧氣質量；
②反應物的濃度越大，反應速率越快，產生的氧氣越多；故填：在其他條件相同時，過氧化氫溶液的濃度變大．
答案：
（1）H₂O分子；
（2）把帶火星的木條伸入試管中，若木條復燃則是氧氣；
（3）SO₄^2-；
（4）質量和化學性質；
（5）2H₂O₂$\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影響最終產生的氧氣質量；
②在其他條件相同時，過氧化氫溶液的濃度變大．

點評 本題要抓住催化劑的特點“一變、二不變”，即改變其它反應的化學反應速率，本身的質量和化學性質在化學反應前后都不變，就可以設計有關的實驗步驟，本考點主要出現在實驗題中．