Question

【題目】某小組對(duì) H2O2 溶液制取氧氣進(jìn)行了如下探究：

（探究一）探究不同催化劑對(duì) H2O2分解速率的影響該小組采用了如下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中催化劑均為0.4g，H2O2溶液均為20mL，濃度均為 10％。在C框中連接導(dǎo)管和量筒，并測(cè)量收集到 50mL 水時(shí)的某項(xiàng)數(shù)據(jù)， 經(jīng)計(jì)算后繪制出下表：

（1）檢查 A 裝置氣密性的方法是：用彈簧夾夾住 A 裝置右側(cè)膠皮管，打開(kāi)①上方的塞子， 向其中加水，打開(kāi)①的活塞，若__________，則氣密性良好。

（2）C 框內(nèi)選用C1或C2裝置，對(duì)該探究實(shí)驗(yàn)結(jié)論有無(wú)影響__________。

（3）從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：相同條件下，表中催化劑的催化效果由強(qiáng)到弱依次為______。

催化劑種類	氣體產(chǎn)生速率（mL/s）
二氧化錳	3.5
氧化銅	4.5
活性炭	5.8

（4）該探究實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)定的數(shù)據(jù)是__________。

（5）當(dāng)量筒中收集到 50mL 水時(shí)，H2O2分解產(chǎn)生的氧氣體積______50mL（填“大于”、 “等于”、“小于”）。

（探究二）探究 MnO2 的用量對(duì)H2O2分解速率的影響下圖甲所示裝置中產(chǎn)生氧氣的量可以用壓強(qiáng)傳感器測(cè)出（在等溫條件下，產(chǎn)生氧氣體積與裝置內(nèi)壓強(qiáng)成正比。反應(yīng)放熱忽略不計(jì)）

（1）圖乙是“0.1gMnO2 與不同體積的 3%H2O2 溶液混合”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從圖中可以看出______________________。

（2）當(dāng)用“3%H2O2 溶液 8 毫升與不同質(zhì)量的 MnO2 混合”時(shí)，得到如圖丙所示的曲線。曲線的斜率顯示，當(dāng) MnO2 的用量增加到 0.08g 時(shí)，H2O2 的分解速率達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。在此實(shí)驗(yàn)條件下，若MnO2的質(zhì)量為4g（一藥匙）時(shí)，能使下圖____ （選填字母）燒杯中所裝的3%H2O2溶液中 H2O2 的分解速率最接近實(shí)驗(yàn)要求。

（探究三）探究 H2O2 溶液的濃度對(duì) H2O2 分解速率的影響如圖所示，在250mL三頸瓶中均加入0.5gMnO2，在恒壓漏斗中各加入20mL不同濃度的 H2O2 溶液，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。用溫度傳感器測(cè)量并繪制出瓶?jī)?nèi)溫度與時(shí)間的關(guān)系圖。如下圖 1 所示。再將該裝置的三頸瓶浸入水浴池中（該池可使瓶?jī)?nèi)的溶液溫度恒定在 20℃），用上述實(shí)驗(yàn)中相同量的各物質(zhì)重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，用氣壓傳感器測(cè)量并 繪制出瓶?jī)?nèi)氣壓與時(shí)間的關(guān)系圖，如下圖 2 所示。

不同濃度雙氧水催化分解時(shí)溫度與時(shí)間關(guān)系圖，圖 2-不同濃度雙氧水催化分解時(shí)氣壓與時(shí)間關(guān)系圖

（1）實(shí)驗(yàn)中，恒壓漏斗的作用是__________。

（2）由圖 1 知道：H2O2分解時(shí)會(huì)__________熱量（填“放出”或“吸收”）。

（3）由圖2知道：H2O2溶液濃度越高，H2O2 分解速率越______（填“快”或“慢”）。 以 10％H2O2 溶液為例，約 25S 后三頸瓶?jī)?nèi)氣壓由高緩慢降低的原因是_______。

（4）影響 H2O2 分解速率的因素，除了催化劑的種類、催化劑的用量、H2O2 溶液的濃度外，還可能有_______ 、_______等。

Answer 1

【答案】一段時(shí)間后，分液漏斗中的水不滴下； 無(wú)； 活性炭＞氧化銅＞二氧化錳； 收集50mL氧氣所需的時(shí)間； 小于； H2O2溶液的用量越多，產(chǎn)生的氧氣越多； C； 使恒壓漏斗與三頸瓶?jī)?nèi)氣壓相等，便于H2O2溶液下滴； 放出； 快； 反應(yīng)結(jié)束，放熱停止，隨著裝置散熱，溫度會(huì)下降，使得三頸瓶?jī)?nèi)氣壓開(kāi)始緩慢減��； 催化劑顆粒大小 過(guò)氧化氫溶液的溫度

【解析】

[探究一] （1）根據(jù)檢查裝置氣密性的方法解答；

（2）根據(jù)裝置的作用分析解答；

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以知道反應(yīng)速率越快，催化效果越好進(jìn)行解答；

（4）根據(jù)為完成此探究，需要測(cè)定的數(shù)據(jù)有收集50mL氧氣所需的時(shí)間解答；

（5）根據(jù)過(guò)氧化氫溶液分解放出熱量，氣體受熱膨脹，體積增大分析解答；

[探究二] （1）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析解答；

（2）根據(jù)圖中給出的比例分析解答；

[探究三] （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中，恒壓漏斗的作用是使恒壓漏斗與三頸瓶?jī)?nèi)氣壓相等，便于H2O2溶液下滴解答；

（2）（3）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析解答；

（4）根據(jù)影響過(guò)氧化氫溶液分解的因素分析解答。

[探究一] （1）檢查 A 裝置氣密性的方法是：用彈簧夾夾住 A 裝置右側(cè)膠皮管，打開(kāi)①上方的塞子，向其中加水，打開(kāi)①的活塞，若一段時(shí)間后，分液漏斗中的水不滴下，則氣密性良好；

（2）C1 或 C2 裝置僅用于測(cè)定B裝置中排出水的體積，采用C1 或 C2 裝置對(duì)B裝置中排出水的體積無(wú)影響。故C 框內(nèi)選用 C1 或 C2 裝置，對(duì)該探究實(shí)驗(yàn)結(jié)論無(wú)影響；

（3）從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：相同條件下，表中催化劑的催化效果由強(qiáng)到弱依次為：活性炭＞氧化銅＞二氧化錳；

（4）該探究實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)定的數(shù)據(jù)是收集50mL氧氣所需的時(shí)間；

（5）當(dāng)量筒中收集到 50mL 水時(shí)，H2O2分解產(chǎn)生的氧氣體積小于50mL；

[探究二]（1）由圖乙可知，隨著3%H2O2溶液的體積的增大，裝置內(nèi)壓強(qiáng)增大，而在等溫條件下，產(chǎn)生氧氣體積與裝置內(nèi)壓強(qiáng)成正比。故從圖中可以看出：H2O2溶液的用量越多，產(chǎn)生的氧氣越多；

（2）由圖示可知3%H2O2溶液8毫升與0.08克MnO2混合，分解速度達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，若MnO2的質(zhì)量有4克需要3%H2O2溶液為×8mL=400mL。故選C；

[探究三] （1）實(shí)驗(yàn)中，恒壓漏斗的作用是使恒壓漏斗與三頸瓶?jī)?nèi)氣壓相等，便于H2O2溶液下滴；

（2）由圖 1 知道：隨著H2O2溶液的分解，溫度升高，故H2O2分解時(shí)會(huì)放出熱量；

（3）由圖2知道：H2O2溶液濃度越高，H2O2 分解速率越快。 以10％H2O2 溶液為例，約 25S后三頸瓶?jī)?nèi)氣壓由高緩慢降低的原因是：反應(yīng)結(jié)束，放熱停止，隨著裝置散熱，溫度會(huì)下降，使得三頸瓶?jī)?nèi)氣壓開(kāi)始緩慢減��；

（4）影響H2O2分解速率的因素，除了催化劑的種類、催化劑的用量、H2O2溶液的濃度外，還可能有催化劑顆粒大小、過(guò)氧化氫溶液的溫度等。