Question

15．甲、乙兩化學興趣小組用如圖1所示的實驗裝置，通過測定產(chǎn)生相同體積氧氣所用時間的長短來探究影響H₂O₂分解速率的因素．
（1）甲組：按如下設(shè)計的方案實驗，請完成表1：

實驗編號	實驗目的	溫度	催化劑	濃度
Ⅰ	探究溶液的濃度對H2O2分解速率的影響	25℃	0.2gMnO2	10mL　4%H2O2
Ⅱ		25℃	0.2gMnO2	10mL　8%H2O2

（2）乙組：按如下設(shè)計的方案實驗，請完成表2：

實驗編號	實驗目的	溫度	催化劑	濃度	實驗時溶液 酸堿度
Ⅰ	探究溶液的酸堿性 對H2O2分解速率的影響	25℃	0.2gMnO2	0mL　8%H2O2	pH=10.0
Ⅱ		25℃	0.2gMnO2	0mL　8%O2	pH=4.0

（3）甲、乙兩小組通過數(shù)次實驗得出如圖2所示的數(shù)據(jù)，請回答下列問題：
①從甲組實驗得出的數(shù)據(jù)可知：H₂O₂濃度越大，分解速率越快．
②由乙組研究的影響H₂O₂分解因素的數(shù)據(jù)分析：相同條件下，H₂O₂在堿性（填“酸性”或“堿性”）環(huán)境下放出氣體速率較快；寫出H₂O₂分解的化學反應方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O．
【發(fā)現(xiàn)問題】實驗開始時，H₂O₂溶液的溫度為25℃；實驗結(jié)束時，溶液的溫度明顯升高．說明H₂O₂分解是放熱（選填“放熱”或“吸熱”）反應．
【注意：若答對第（5）小題將獎勵 4分，化學卷總分不超過60分】
【反思運用】同學們經(jīng)過討論、交流和網(wǎng)上搜資料，提出下面兩種制取H₂O₂液的方 法：
①用Na₂O₂（過氧化鈉）與 H₂SO₄溶液作反應物，反應時將溫度控制在-5～+5℃范圍，生成的Na₂SO₄，會以
Na₂SO₄•10H₂O晶體的形式析出，反應原理為 Na₂O₂+H₂S0₄+10H₂O═NaSO₄•10H₂O+H₂0，制取時Na₂O₂的量不能過量，因為Na₂O₂與水反應會生成NaOH．若Na₂O₂過量會造成（在堿性環(huán)境中）生成的過氧化氫分解．
②用BaO₂（過氧化鋇）與H₂SO₄溶液作反應物．在常溫下就可反應生成H₂O₂，試寫出反應的化學方程式BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂．方法“②”比方法“①”更易操作，理由是方法①要控制好反應的溫度，才能使Na₂SO₄•10H₂O晶體析出，而方法②生成的硫酸鋇是沉淀，容易與過氧化氫溶液分離．

Answer 1

分析 （1）對照實驗要控制只能有一個變量，此變量為H₂O₂的濃度，則催化劑、溫度應保持一致；
（2）對照實驗要控制只能有一個變量，此變量為溶液的酸堿度，則其他量保持一致；
（3）①在體積-時間圖，斜率即可代表化學反應速率，根據(jù)坐標得出結(jié)論；
②由乙組研究的酸、堿對H₂O₂分解影響因素的數(shù)據(jù)分析可知堿性越強，由圖可知堿性強分解速率越快，

解答 解：（1）由甲組兩個實驗對比可以看出實驗Ⅱ中催化劑與實驗Ⅰ中的相同，而過氧化氫濃度不同，因此甲組的實驗目的為探究濃度對速率的影響；故填：溶液的濃度；
（2）由乙組兩個實驗對比可以看出實驗Ⅱ中催化劑與實驗Ⅰ中的相同，過氧化氫濃度相同，但是溶液的酸堿度不同，因此乙組的實驗目的為探究溶液的酸堿性對速率的影響；故填：溶液的酸堿性；
（3）①由圖象可知在體積-時間圖，斜率即可代表化學反應速率，由甲組實驗兩條曲線可知，甲組實驗Ⅱ斜率大，因此H₂O₂的濃度越大分解速率越快；故填：越快；
②由乙組研究的酸、堿對H₂O₂分解影響因素的數(shù)據(jù)分析可知堿性越強，放出氣體的速率越快；故填：堿性；
H₂O₂在MnO₂催化下分解生成水和氧氣，化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O；
【發(fā)現(xiàn)問題】反應結(jié)束后，溫度有所升高，故該反應為放熱反應；故填：放熱；
【反思運用】①Na₂O₂過量會生成氫氧化鈉，在堿性環(huán)境中過氧化氫會分解；故填：（在堿性環(huán)境中）生成的過氧化氫分解；
②由乙組研究的酸、堿對H₂O₂分解影響因素的數(shù)據(jù)分析可知堿性越強，放出氣體的速率越快，由題意知Ba0₂固體與H₂SO₄溶液反應制H₂0₂的反應物為Ba0₂和H₂SO₄，產(chǎn)物為H₂0₂，根據(jù)原子守恒可知另一種產(chǎn)物為硫酸鋇，即：Ba0₂+H₂SO₄=H₂0₂+BaSO₄↓，由圖可知酸性條件下，H₂0₂分解的速率慢．
故填：BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂；方法①要控制好反應的溫度，才能使Na₂SO₄•10H₂O晶體析出，而方法②生成的硫酸鋇是沉淀，容易與過氧化氫溶液分離．

點評 本題考查了影響實驗速率的因素的探究，要合理設(shè)計實驗，規(guī)范進行探究，才能獲得正確的信息，難度適中．