Question

【題目】二氧化錳可作過氧化氫溶液分解的催化劑，興趣小組想探究過氧化氫分解有沒有其他催化劑，以及影響過氧化氫分解速率的因素除催化劑外還有哪些。

Ⅰ.（提出問題）氧化鐵能否作過氧化氫分解的催化劑？如果能，其催化效果如何？

（實(shí)驗(yàn)探究）

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①分別取5mL5%過氧化氫溶液放入A、B兩支試管中，向A中加入1g氧化鐵粉末，并分別在A、B試管中插入帶火星的木條，觀察現(xiàn)象。	A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星的木條復(fù)燃，B試管中無明顯現(xiàn)象。
②待A中沒有現(xiàn)象發(fā)生時，重新加入過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管，如此反復(fù)3次。	試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星的木條均復(fù)燃。
③將步驟②中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量為ag。
④分別取5mL5%過氧化氫溶液放入C、D兩支試管中，向C中加入1g氧化鐵粉末，向D中加入1g二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象。

（實(shí)驗(yàn)結(jié)論）

(1)步驟②證明氧化鐵的___在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化；③中如果a=___，證明氧化鐵的___在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化。由①②③可知，氧化鐵可以作過氧化氫分解的催化劑。

(2)寫出試管A中發(fā)生反應(yīng)的文字表達(dá)式___。

（實(shí)驗(yàn)評價）

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟④的目的是___，若觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率比C試管中快，由此可以得到的結(jié)論是___。

Ⅱ.探究過氧化氫溶液濃度對過氧化氫分解速率的影響。

（交流討論）可以通過測定相同條件下不同濃度過氧化氫溶液___來探究。

A 產(chǎn)生相同體積氧氣的時間 B 產(chǎn)生氧氣的總體積 C 單位時間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積

（實(shí)驗(yàn)探究）

按圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：水浴溫度控制在21℃，二氧化錳均為0.5g，過氧化氫溶液均為5mL，三頸瓶容積為250mL，恒壓漏斗(漏斗的支管與三頸瓶相連)的作用是使過氧化氫溶液自行下滴。數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)繪制圖像如圖2、圖3。

（實(shí)驗(yàn)結(jié)論）

圖2說明過氧化氫溶液濃度與反應(yīng)速率之間的關(guān)系是____，結(jié)合圖3，以10%H2O2溶液為例分析，三頸瓶內(nèi)氣壓后來慢慢降低的原因是_____。

Answer 1

【答案】化學(xué)性質(zhì) 1g 質(zhì)量 比較氧化鐵和二氧化錳的催化效果 相同條件下，二氧化錳的催化效果比氧化鐵好 AC 過氧化氫溶液濃度越大，反應(yīng)速率越快 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，溫度逐漸降低，瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小

【解析】

探究過氧化氫分解有沒有其他催化劑，以及影響過氧化氫分解速率的因素除催化劑外還有哪些。

Ⅰ.提出問題：氧化鐵能否作過氧化氫分解的催化劑？如果能，其催化效果如何？

實(shí)驗(yàn)探究：步驟見題干。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

(1)催化劑可以加快反應(yīng)速率，且反應(yīng)前后催化劑的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量保持不變。實(shí)驗(yàn)步驟①的現(xiàn)象氧化鐵可以加快產(chǎn)生氧氣的速率，還需要驗(yàn)證反應(yīng)前后氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量保持不變；因此步驟②證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化；③中如果a=1g，證明氧化鐵的質(zhì)量在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化。綜合步驟①②③可知，氧化鐵可以作過氧化氫分解的催化劑。

(2)試管A中過氧化氫在氧化鐵做催化劑的條件下分解生成氧氣和水，反應(yīng)的文字表達(dá)式為。

實(shí)驗(yàn)評價：

實(shí)驗(yàn)步驟④是以氧化鐵和二氧化錳分別催化相同的過氧化氫溶液來對照，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟④的目的是比較氧化鐵和二氧化錳的催化效果，若觀察到D加二氧化錳的試管中產(chǎn)生氣泡的速率比C加氧化鐵的試管中快，由此可以得到的結(jié)論是相同條件下，二氧化錳的催化效果比氧化鐵好。

Ⅱ.探究過氧化氫溶液濃度對過氧化氫分解速率的影響。

交流討論：可以通過測定相同條件下不同濃度過氧化氫溶液產(chǎn)生相同體積氧氣的時間或單位時間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積來探究，AC都符合題意。

實(shí)驗(yàn)探究：

按圖1裝置和題干中的條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到相關(guān)數(shù)據(jù)繪制圖像如圖2、圖3。

圖2是不同濃度過氧化氫溶液分解時氣壓與時間的關(guān)系，圖3是不同濃度過氧化氫溶液分解時溫度與時間的關(guān)系，分析圖2和圖3中的數(shù)據(jù)可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

圖2說明過氧化氫溶液濃度與反應(yīng)速率之間的關(guān)系是過氧化氫溶液濃度越大，反應(yīng)速率越快，結(jié)合圖3，以10%H2O2溶液為例分析，三頸瓶內(nèi)氣壓后來慢慢降低的原因是實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，溫度逐漸降低，瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小。