Question

7．學(xué)習(xí)了二氧化錳對過氧化氫分解有催化作用的知識后，某興趣小組同學(xué)在課外進行了有關(guān)過氧化氫分解反應(yīng)的再探究．
【探究一】影響過氧化氫分解速率的因素有哪些？
興趣小組同學(xué)做了四個實驗，實驗數(shù)據(jù)如表：

實驗 序號	H2O2溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)%	H2O2溶液的體積/mL	溫度/℃	MnO2的用量/g	收集O2的體積/mL	反應(yīng) 時間
①	5	1	20	0.1	4	16s
②	15	1	20	0.1	4	6s
③	30	5	35	0	4	98min
④	30	5	55	0	4	2 0min

（1）過氧化氫分解速率與溫度的關(guān)系是其他條件相同時，溫度升高，過氧化氫分解速率加快．
（2）能說明過氧化氫的分解速率與其質(zhì)量分數(shù)有關(guān)的實驗是①②（填實驗序號）．
【探究二】MnO₂的聚集狀態(tài)是否影響其催化效果？
將質(zhì)量相同但聚集狀態(tài)不同的MnO₂分別加入到5mL5%的H₂O₂溶液中，測試結(jié)果如下：

MnO2的狀態(tài)	操作情況	觀察結(jié)果
粉末狀	混合不振蕩	劇烈反應(yīng)，帶火星的木條復(fù)燃
塊狀		反應(yīng)較慢，火星紅亮但木條未復(fù)燃

由上述實驗得到的結(jié)論是粉末狀二氧化錳比塊狀二氧化錳催化效果要好．
【探究三】其他金屬氧化物能否起到類似MnO₂的催化作用？
興趣小組同學(xué)用天平稱量0.2g CuO，用量筒量取5mL 5% 的H₂O₂溶液，進行如下圖所示實驗（①～⑦代表實驗操作步驟）．

（1）小組同學(xué)通過上述實驗得出結(jié)論：CuO可作過氧化氫分解的催化劑，支持該結(jié)論的實驗證據(jù)是①不復(fù)燃，③復(fù)燃；⑥固體質(zhì)量為0.2g；⑦溶液中有氣泡放出，帶火星的木條復(fù)燃．
（2）過氧化氫能被CuO催化分解放出氧氣的化學(xué)反應(yīng)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）欲比較不同催化劑CuO和MnO₂對H₂O₂分解速率的影響，實驗時需要控制的變量有溫度、H₂O₂溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)及體積、CuO和MnO₂的質(zhì)量及聚集狀態(tài)．

Answer 1

分析 【探究一】根據(jù)實驗數(shù)據(jù)來分析解答；
【探究二】根據(jù)實驗現(xiàn)象來分析解答；
【探究三】（1）根據(jù)催化劑的性質(zhì)來分析；
（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的原理來分析解答；
（3）根據(jù)控制變量設(shè)計實驗的方法來分析．

解答 解：
【探究一】（1）由實驗數(shù)據(jù)③和④可知，其他條件相同時，溫度升高，過氧化氫分解速率加快．故填：其他條件相同時，溫度升高，過氧化氫分解速率加快；
（2）①和②中，除了過氧化氫溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)不同，其他條件相同，由數(shù)據(jù)可知產(chǎn)生等體積的氧氣，溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)越大，所需時間越短；故填：①②；
【探究二】由實驗現(xiàn)象可知，在其他條件相同的情況下，粉末狀的二氧化錳能使過氧化氫溶液的分解速率更快；這說明了粉末狀二氧化錳比塊狀二氧化錳催化效果要好；故填：粉末狀二氧化錳比塊狀二氧化錳催化效果要好；
【探究三】（1）常溫下，過氧化氫溶液分解很緩慢，所以①中帶火星的木條不復(fù)燃；氧化銅對過氧化氫的分解有催化作用，能加快其分解速率生成氧氣的速率，故步驟③中的現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃；催化劑的特點是“一變，兩不變”，反應(yīng)前后其質(zhì)量不變，所以步驟⑥中稱量的氧化銅的質(zhì)量仍為0.2g；催化劑的特點是“一變，兩不變”，其中反應(yīng)速率改變，這里是加快，所以⑦的現(xiàn)象是溶液中有氣泡放出，帶火星的木條復(fù)燃；故填：①不復(fù)燃，③復(fù)燃；⑥固體質(zhì)量為0.2 g；⑦溶液中有氣泡放出，帶火星的木條復(fù)燃．
（2）在氧化銅的催化作用下，過氧化氫分解為水和氧氣，故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）欲比較不同催化劑CuO和MnO₂對H₂O₂分解速率的影響，除了催化劑的種類不同以外，溫度、H₂O₂溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)及體積、CuO和MnO₂的質(zhì)量及聚集狀態(tài)需要完全相同；故填：溫度、H₂O₂溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)及體積、CuO和MnO₂的質(zhì)量及聚集狀態(tài)．

點評 本題通過圖表數(shù)據(jù)，考察了外界條件對反應(yīng)速率的影響，難度適中，要注意分析其他條件相同，只有一個條件改變時，如何影響反應(yīng)速率．