Question

4．某興趣小組同學對實驗室制備氧氣的條件進行如下探究實驗．
（1）為探究催化劑的種類對過氧化氫溶液分解速率的影響，甲同學設計以下對比實驗：
Ⅰ．將50ml濃度為6%過氧化氫溶液與1.0g MnO₂均勻
Ⅱ．將50ml濃度為X%過氧化氫溶液與1.0g CuO均勻
在相同溫度下，收集相同體積的氧氣，測定所用時間，比較反應的快慢．
Ⅰ中反應的符號表達式是，Ⅱ中X的值應為6%
（2）乙同學為探究雙氧水的濃度對過氧化氫溶液分解速率的影響．在其他條件相同的情況下
進行了三次實驗，記錄各收集一瓶相同體積氧氣所需要的時間．

實驗	雙氧水質(zhì)量（g）	雙氧水濃度	二氧化錳質(zhì)量（g）	收集時間（s）
1	100	6%	5	200
2	100	12%	5	100
3	100	18%		67

①取用二氧化錳的儀器是B（選填編號），實驗3中，加入的二氧化錳質(zhì)量為5g．

②相同條件下，實驗3產(chǎn)生氧氣的速率最快，說明相同條件下，反應物濃度越大，反應速率越快．
（3）丙同學為了探究影響過氧化氫溶液分解速率的另一因素，設計如下實驗步驟：
A．選擇裝置并檢查氣密性．
B．稱取0.1克的二氧化錳粉末加入容器中．
C．量取50毫升濃度約1%的過氧化氫溶液加入容器中，記錄一定時間內(nèi)收集到氣體體積．
D．改變二氧化錳的質(zhì)量，重復上述實驗，記錄數(shù)據(jù)如下．

時間/秒	生成氧氣的體積/毫升
	0.1克MnO2	0.2克MnO2	0.3克MnO2	0.4克MnO2
40	49	61	75	86
80	77	87	90	92
120	89	92	92	92
160	92	92	92	92

①本實驗探究的問題是催化劑的質(zhì)量對雙氧水分解速率的影響．
②實驗中除了量筒外，還需要用到的測量儀器有天平和秒表．
③為完成本實驗，應選擇下圖氣體發(fā)生和收集裝置中的組合是②⑤（選填序號）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)雙氧水在二氧化錳做催化劑的條件下分解成水和氧氣進行分析；
根據(jù)控制雙氧水的質(zhì)量和質(zhì)量分數(shù)相等才能比較出二氧化錳和氧化銅的催化效果進行分析；
（2）①根據(jù)二氧化錳是固體粉末選擇取用裝置進行分析；根據(jù)題目中提供的數(shù)字結(jié)合實驗是探究雙氧水的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)對反應速率的影響分析數(shù)據(jù)；
②根據(jù)數(shù)據(jù)分析實驗結(jié)論；
（3）①根據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析可知本實驗探究的問題是二氧化錳的質(zhì)量對過氧化氫分解快慢的影響進行解答；
②根據(jù)實驗所需的實驗儀器進行解答；
③根據(jù)該反應是固體和液體混合不需要加熱、氧氣的密度大于空氣的密度且氧氣不易溶于水進行解答．

解答 解：（1）Ⅰ雙氧水在二氧化錳做催化劑的條件下分解成水和氧氣，化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
Ⅱ控制雙氧水的質(zhì)量和質(zhì)量分數(shù)相等才能比較出二氧化錳和氧化銅的催化效果，所以X的值應該為：6%；
（2）①二氧化錳是固體粉末，取用時要用藥匙，故選：B；實驗探究雙氧水的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)對反應速率的影響，所以在其他條件相同的情況下進行了三次實驗，所以實驗3中，加入的二氧化錳質(zhì)量為5g；
②通過實驗中的數(shù)據(jù)可知，在相同的條件下，雙氧水的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)越大，反應速率越快；
（3）①根據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析可知本實驗探究的問題是二氧化錳的質(zhì)量對過氧化氫分解快慢的影響；故填：二氧化錳的質(zhì)量對過氧化氫分解快慢的影響；
②實驗所需的實驗儀器：量筒、天平、秒表；故填：天平、秒表；
③該反應是固體和液體混合不需要加熱，所以發(fā)生裝置選擇②；氧氣的密度大于空氣的密度以及氧氣不易溶于水，所以收集裝置選擇⑤．故填：②⑤．
故答案為：（1）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，6%；
（2）①B，5g；
②雙氧水濃度越高，反應速率越快；
（3）①催化劑的質(zhì)量對雙氧水分解速率的影響；
②天平和秒表；
③②⑤．

點評 本題通過實驗探究了二氧化錳和氧化銅在過氧化氫制氧氣中的催化作用，側(cè)重實驗能力和分析能力的考查．