Question

18．化學(xué)興趣小組對“影響過氧化氫分解反應(yīng)速率的因素--過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和二氧化錳的用量”進行如下的實驗探究，請你參與．
【進行實驗】
在室溫下，選用10mL不同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過氧化氫溶液（5%和10%）分別與0.2g、0.8g和1.0g的二氧化錳粉末進行實驗．
（1）過氧化氫分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）用如圖1所示裝置收集并測量氧氣的體積，其中量筒的作用是根據(jù)進入量筒中水的體積，判斷生成氧氣的體積，氧氣應(yīng)從e（選填e或f）管通入，再與g相連．
【數(shù)據(jù)處理】
（3）實驗小組進行實驗后，獲得的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)如表所示：

實驗編號	過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù) （均取10mL）	二氧化錳粉末 的質(zhì)量	氧氣的體積（mL） （均收集5秒鐘）
a	5%	0.2g	65.8
b	5%	0.8g	85.7
c	5%	1.0g	85.7
d	10%	0.2g	121.9
e	10%	0.8g	171.5
f	10%	1.0g	171.5

①若要檢驗上述實驗收集到的氣體是否為氧氣，方法是將帶火星的木條伸入集氣瓶中，若帶火星的木條復(fù)燃，則證明是氧氣．
②要比較不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過氧化氫溶液對反應(yīng)快慢的影響，應(yīng)選擇的實驗編號是ad（寫一組）．由此可以得出的結(jié)論是：在催化劑、溫度相同的條件下，過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速度越快．
③從上述實驗中得出二氧化錳的用量對反應(yīng)速率影響的結(jié)論是：在過氧化氫溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度相同的條件下，在一定的范圍內(nèi)，MnO₂的用量越大，反應(yīng)越快．
【拓展延伸】
（4）如圖2是興趣小組在記錄生成氧氣氣體體積與對應(yīng)時間的曲線，從曲線可以看出反應(yīng)的速率逐漸變小，其原因是隨著反應(yīng)過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速度變慢．
（5）你認(rèn)為影響過氧化氫分解反應(yīng)速率的因素還有催化劑種類，請設(shè)計實驗方案驗證你的猜想取濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑進行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間即可．

Answer 1

分析 （1）過氧化氫分解產(chǎn)生水和氧氣，寫出反應(yīng)的方程式；
（2）為測定所收集氧氣的體積，則需要采用液體等量代換的方式，因此可以選用右圖這樣的裝置，短進長出，讓里面的水等量流到量筒內(nèi)，通過量筒內(nèi)液體的體積判斷收集的氣體的體積．
（3）①將帶火星的木條伸入集氣瓶中，若帶火星的木條復(fù)燃，則證明是氧氣；
②根據(jù)ad中過氧化氫溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，而其它量相同進行解答；
③觀察圖表，看其中的變量是二氧化錳粉末和等時間收集氧氣的體積．然后總結(jié)結(jié)論；
（4）根據(jù)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過氧化氫溶液對反應(yīng)快慢的影響進行分析；
（5）根據(jù)分解速度受濃度、溫度、催化劑等因素的影響進行分析．

解答 解：（1）過氧化氫分解產(chǎn)生水和氧氣，反應(yīng)的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）因為氧氣不易溶于水，可以通過壓強的變化利用排水法把水壓入量筒內(nèi)，根據(jù)進入量筒中水的體積，判斷生成氧氣的體積，故進氣管是短管e；
（3）①氧氣能支持燃燒，故檢驗氧氣將帶火星的木條伸入集氣瓶中，若帶火星的木條復(fù)燃，則證明是氧氣；
②ad中過氧化氫溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，而其它量相同，所以能比較不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過氧化氫溶液對反應(yīng)快慢的影響，得出的結(jié)論是：在催化劑、溫度相同的條件下，過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速度越快；
③觀察圖表可知，二氧化錳粉末的量越多等時間收集氧氣的體積越多；同時還看出二氧化錳的量增加到一定量后，不再影響過氧化氫分解的速率．所以結(jié)論是：在過氧化氫溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度相同的條件下，在一定的范圍內(nèi)，MnO₂的用量越大，反應(yīng)越快；
（4）從上面實驗得到的結(jié)論是：在催化劑、溫度相同的條件下，過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)速度越快，從曲線可以看出反應(yīng)的速率逐漸變小，因為開始過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大，反應(yīng)速度快，隨著反應(yīng)過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速度變慢，故填：隨著反應(yīng)過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速度變慢；
（5）影響過氧化氫分解速率的因素還有催化劑的種類．可以取濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑進行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間即可．故答案為：催化劑種類；取濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑進行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間即可．
故答案為：（1）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）根據(jù)進入量筒中水的體積，判斷生成氧氣的體積；
e；
（3）①將帶火星的木條伸入集氣瓶中，若帶火星的木條復(fù)燃，則證明是氧氣；
②越大，反應(yīng)速度越快；
③快；
（4）隨著反應(yīng)過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小，反應(yīng)速度變慢；
（5）催化劑種類；
取濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑進行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間即可．

點評 本題考查的是影響過氧化氫分解速率的因素，難度不大，完成此類題時，分析問題要注意控制變量．