Question

8．科学探究是奇妙的过程，再一次实验中小文不小心把硫酸铁溶液滴加到了盛有5% H₂O₂的溶液的试管中，立即有大量的气泡产生．硫酸铁溶液中含有三种粒子（H₂O、SO₄^2-、Fe³⁺），小文想知道硫酸铁溶液中的哪种粒子能使双氧水分解的速率加快．请你和小文一起通过如图1所示的实验完成这次探究活动，并填写空白．
（1）你认为最不可能的是哪一种粒子H₂O分子，理由是过氧化氢的溶液中含有水分子．
（2）检验实验产生的气体是否是氧气的方法是把带火星的木条伸入试管中，若木条复燃则是氧气．
（3）在实验②中加入稀硫酸后，无明显变化，说明SO₄^2-不起催化作用；
（4）小明如果要确定硫酸铁是催化剂，还须通过实验确认它在化学反应前后质量和化学性质没有改变．
（5）经证明硫酸铁是过氧化氢分解的催化剂，写出硫酸铁催化过氧化氢分解的化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}（SO_{4}）_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（6）小华通过实验发现，硫酸铁溶液的浓度也会影响过氧化氢分解的速率，常温下，他在a，b，c，三个试管中分别加入等量5%过氧化氢的溶液，在其他条件相同时，各滴2滴5%、10%、20%的硫酸铁溶液．根据实验数据绘制了产生的氧气体积和时间变化的曲线如图2．请你观察图2回答问题．
①写出两条规律性结论：硫酸铁溶液的浓度越大，过氧化氢分解的速率越大；硫酸铁溶液的浓度不会影响最终产生的氧气质量．
②若实验中所得的曲线如图2中虚线所示，请推测其中可能的原因在其他条件相同时，过氧化氢溶液的浓度变大．

Answer 1

分析 （1）根据过氧化氢溶液中含有水分子来分析；
（2）根据氧气具有助燃性来分析；
（3）根据硫酸中含有硫酸根离子来分析；
（4）根据催化剂的特征来分析；
（5）根据反应物、生成物以及反应条件来分析书写；
（6）根据图象信息来分析解答．

解答 解：（1）过氧化氢溶液中有水，因此是水分子所起催化作用，故不正确；故填：H₂O分子；过氧化氢的溶液中含有水分子；
（2）因为氧气具有助燃行，可把一根带火星的木条伸入试管中，若木条复燃则是氧气；故填：把带火星的木条伸入试管中，若木条复燃则是氧气；
（3）加入硫酸后，过氧化氢溶液不会分解产生氧气，说明不是硫酸根离子所起的催化作用；故填：SO₄^2-；
（4）根据催化剂的特征可知，要想确定是否是硫酸铁所起的催化作用，还需要通过实验确定其质量和化学性质没有改变才可以；故填：质量和化学性质没有改变；（5）过氧化氢在硫酸铁的催化作用下分解为水和氧气；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}（SO_{4}）_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（6）①根据图象可知，产生氧气的速率与硫酸铁溶液的浓度有关，浓度越大，分解速率越快，但是最终产生氧气的量相同；故填：硫酸铁溶液的浓度越大，过氧化氢分解的速率越大；硫酸铁溶液的浓度不会影响最终产生的氧气质量；
②反应物的浓度越大，反应速率越快，产生的氧气越多；故填：在其他条件相同时，过氧化氢溶液的浓度变大．

点评 本题要抓住催化剂的特点“一变、二不变”，即改变其它反应的化学反应速率，本身的质量和化学性质在化学反应前后都不变，就可以设计有关的实验步骤，本考点主要出现在实验题中．