Question

19．探究Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果
實驗小組用如圖所示裝置，選取相關試劑，設計并進行以下實驗．忽略其他因素的影響，實驗中相關數據記錄如下表：

實驗序號	5% H2O2溶液的體積（mL）	選用試劑	選用試劑體積（mL）	收集V mL O2所需時間（min）
①	10	蒸餾水	5	m
②	10	0.1mol/L CuSO4	v1	n
③	10	試劑M	5	p
④	10	0.1mol/L Na2SO4	5	m

（1）除上述裝置中的儀器及量筒外，還要用到的計量工具是秒表．為確保實驗的準確性，實驗前需檢查該裝置的氣密性，操作是關閉分液漏斗，打開止水夾，上下移動有刻度的玻璃管，有刻度的玻璃管中液面高度變化，若干燥管中的液面與玻璃管中液面高度不一致，并保持一定的高度差，則氣密性良好．
（2）實驗①④的主要目的是證明硫酸根離子對H₂O₂分解無催化效果．
（3）實驗②中選用試劑的體積v₁=5mL．
（4）實驗③中選用的試劑M是Fe₂（SO₄）₃；若正確選用試劑進行實驗，測得收集V mL O₂所需時間m＞n＞p，由此得出的實驗結論是Fe³⁺對H₂O₂分解的催化效果比Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果更好．

Answer 1

分析 （1）本實驗是探究不同試劑對雙氧水分解反應的催化效果，是一組對比實驗，根據不同試劑產生相同體積的氧氣所需要的時間判斷的，根據壓強差產生的現象判斷裝置的氣密性；
（2）對比①④中的數據可知，兩個實驗分別用硫酸鈉和蒸餾水做對比實驗，以證明硫酸根對實驗的影響，因為在實驗②③中都會用到硫酸鹽；
（3）為做準確對比，實驗②所取的液體的體積與①③④中要一致；
（4）本實驗的目的是探究Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，所以要用含Fe³⁺的鹽溶液做實驗，結合實驗④中的對比試劑可知M試劑應選用Fe₂（SO₄）₃，根據產生V mL O₂所需時間判斷反應的快慢，時間越短，則催化效果越好．

解答 解：（1）本實驗是探究不同試劑對雙氧水分解反應的催化效果，根據不同試劑產生相同體積的氧氣所需要的時間判斷的，在實驗過程中要測時間，所以還要用到的計量工具是秒表，檢查裝置氣密性的方法是關閉分液漏斗，打開止水夾，上下移動有刻度的玻璃管，有刻度的玻璃管中液面高度變化，
故答案為：秒表；關閉分液漏斗，打開止水夾，上下移動有刻度的玻璃管，有刻度的玻璃管中液面高度變化，若干燥管中的液面與玻璃管中液面高度不一致，并保持一定的高度差，則氣密性良好；
（2）對比①④中的數據可知，兩個實驗分別用硫酸鈉和蒸餾水做對比實驗，根據收集相同體積的氧氣所用的時間可以證明硫酸根對實驗無影響，因為在實驗②③中都會用到硫酸鹽，
故答案為：證明硫酸根離子對H₂O₂分解無催化效果；
（3）為做準確對比，實驗②所取的液體的體積與①③④中要一致，根據表中數據可知，選用試劑體積均為5mL，
故答案為：5；
（4）本實驗的目的是探究Fe³⁺和Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果，所以要用含Fe³⁺的鹽溶液做實驗，結合實驗④中的對比試劑可知M試劑應選用Fe₂（SO₄）₃，根據產生V mL O₂所需時間判斷反應的快慢，時間越短，則催化效果越好，由于測得收集V mL O₂所需時間m＞n＞p，則Fe³⁺對H₂O₂分解的催化效果比Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果更好，
故答案為：Fe₂（SO₄）₃；Fe³⁺對H₂O₂分解的催化效果比Cu²⁺對H₂O₂分解的催化效果更好．

點評 本題主要考查不同試劑對雙氧水的催化效果，題目難度中等，明確實驗目的及化學實驗基本操作方法為解答關鍵，試題培養了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．