Question

實驗室用H₂O₂分解反應制取氧氣時，常加入催化劑以加快反應速率，某研究性學習小組為研究催化劑FeCl₃的量對O₂生成速率的影響，設計了如下三組實驗方案（見下表），將表中所給的試劑按一定體積混合后進行反應．

實驗編號 試劑	A	B	C
10% H2O2/mL	20.0	V1	V2
2mol/L  FeCl3/mL	0	5.0	10.0
H2O/mL	V3	V4	0

按要求回答下列問題：
（1）欲用如圖裝置來比較該反應的反應速率快慢，當反應物的濃度、用量及其他影響速率的條件確定之后，可以通過測

 

推（計）算反應速率．
（2）為實現實驗目的，則V₁=

 

，V₂=

 

；V₃=

 

，V₄=

 

．
（3）根據你所掌握的知識判斷，在上述實驗中反應速率最快的可能是

 

（填“實驗編號”）
（4）已知Fe³⁺催化H₂O₂分解的機理可分兩步反應進行，其中第一步反應為：2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，則第二步反應的離子方程式為：

 

．

Answer 1

分析：（1）可利用相同時間內收集的氣體體積或收集相同體積的氣體需要的時間比較反應速率；
（2）實現實驗目的，應使反應物的濃度相同及總體積相同；
（3）實驗中C使用的催化劑最多；
（4）總反應為2H₂O₂═2H₂O+O₂↑，第一步反應為2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，以此分析第二步反應．

解答：解：（1）由裝置可知，針筒可收集氣體，則可利用相同時間內收集的氣體體積或收集相同體積的氣體需要的時間比較反應速率，
故答案為：相同時間內收集的氣體體積或收集相同體積的氣體需要的時間；
（2）研究催化劑FeCl₃的量對O₂生成速率的影響實現實驗目的，應使反應物的濃度相同及總體積相同，則V₁=V₂=20.0mL，由C可知總體積為30.0mL，則V₃=30.0-20.0=10.0mL，V₄=30.0-20.0-5.0=5.0mL，
故答案為：20.0；20.0；10.0；5.0；
（3）實驗中C使用的催化劑最多，則反應速率最快，故答案為：C；
（4）總反應為2H₂O₂═2H₂O+O₂↑，第一步反應為2Fe³⁺+H₂O₂═2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，則總反應減去第一步反應為第二步反應2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．

點評：本題考查化學反應速率的測定及影響因素，注意研究催化劑對反應的影響應固定濃度等因素不變，注意控制變量，題目難度中等．