题目内容
【题目】某小组对 H2O2 溶液制取氧气进行了如下探究：
（探究一）探究不同催化剂对 H2O2分解速率的影响该小组采用了如下图所示装置进行实验，实验中催化剂均为0.4g，H2O2溶液均为20mL，浓度均为 10％。在C框中连接导管和量筒，并测量收集到 50mL 水时的某项数据， 经计算后绘制出下表：
（1）检查 A 装置气密性的方法是：用弹簧夹夹住 A 装置右侧胶皮管，打开①上方的塞子， 向其中加水，打开①的活塞，若__________，则气密性良好。
（2）C 框内选用C1或C2装置，对该探究实验结论有无影响__________。
（3）从实验数据可知：相同条件下，表中催化剂的催化效果由强到弱依次为______。
催化剂种类 | 气体产生速率（mL/s） |
二氧化锰 | 3.5 |
氧化铜 | 4.5 |
活性炭 | 5.8 |
（4）该探究实验中，需要测定的数据是__________。
（5）当量筒中收集到 50mL 水时，H2O2分解产生的氧气体积______50mL（填“大于”、 “等于”、“小于”）。
（探究二）探究 MnO2 的用量对H2O2分解速率的影响下图甲所示装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比。反应放热忽略不计）
（1）图乙是“0.1gMnO2 与不同体积的 3%H2O2 溶液混合”的实验结果，从图中可以看出______________________。
（2）当用“3%H2O2 溶液 8 毫升与不同质量的 MnO2 混合”时，得到如图丙所示的曲线。曲线的斜率显示，当 MnO2 的用量增加到 0.08g 时，H2O2 的分解速率达到实验要求。在此实验条件下，若MnO2的质量为4g（一药匙）时，能使下图____ （选填字母）烧杯中所装的3%H2O2溶液中 H2O2 的分解速率最接近实验要求。
（探究三）探究 H2O2 溶液的浓度对 H2O2 分解速率的影响如图所示，在250mL三颈瓶中均加入0.5gMnO2，在恒压漏斗中各加入20mL不同浓度的 H2O2 溶液，分别进行实验。用温度传感器测量并绘制出瓶内温度与时间的关系图。如下图 1 所示。再将该装置的三颈瓶浸入水浴池中（该池可使瓶内的溶液温度恒定在 20℃），用上述实验中相同量的各物质重复上述实验，用气压传感器测量并 绘制出瓶内气压与时间的关系图，如下图 2 所示。
不同浓度双氧水催化分解时温度与时间关系图，图 2-不同浓度双氧水催化分解时气压与时间关系图
（1）实验中，恒压漏斗的作用是__________。
（2）由图 1 知道：H2O2分解时会__________热量（填“放出”或“吸收”）。
（3）由图2知道：H2O2溶液浓度越高，H2O2 分解速率越______（填“快”或“慢”）。 以 10％H2O2 溶液为例，约 25S 后三颈瓶内气压由高缓慢降低的原因是_______。
（4）影响 H2O2 分解速率的因素，除了催化剂的种类、催化剂的用量、H2O2 溶液的浓度外，还可能有_______ 、_______等。
【答案】一段时间后，分液漏斗中的水不滴下； 无； 活性炭＞氧化铜＞二氧化锰； 收集50mL氧气所需的时间； 小于； H2O2溶液的用量越多，产生的氧气越多； C； 使恒压漏斗与三颈瓶内气压相等，便于H2O2溶液下滴； 放出； 快； 反应结束，放热停止，随着装置散热，温度会下降，使得三颈瓶内气压开始缓慢减小； 催化剂颗粒大小 过氧化氢溶液的温度
【解析】
[探究一] （1）根据检查装置气密性的方法解答；
（2）根据装置的作用分析解答；
（3）根据实验数据可以知道反应速率越快，催化效果越好进行解答；
（4）根据为完成此探究，需要测定的数据有收集50mL氧气所需的时间解答；
（5）根据过氧化氢溶液分解放出热量，气体受热膨胀，体积增大分析解答；
[探究二] （1）根据图中数据分析解答；
（2）根据图中给出的比例分析解答；
[探究三] （1）根据实验中，恒压漏斗的作用是使恒压漏斗与三颈瓶内气压相等，便于H2O2溶液下滴解答；
（2）（3）根据图中数据分析解答；
（4）根据影响过氧化氢溶液分解的因素分析解答。
[探究一] （1）检查 A 装置气密性的方法是：用弹簧夹夹住 A 装置右侧胶皮管，打开①上方的塞子，向其中加水，打开①的活塞，若一段时间后，分液漏斗中的水不滴下，则气密性良好；
（2）C1 或 C2 装置仅用于测定B装置中排出水的体积，采用C1 或 C2 装置对B装置中排出水的体积无影响。故C 框内选用 C1 或 C2 装置，对该探究实验结论无影响；
（3）从实验数据可知：相同条件下，表中催化剂的催化效果由强到弱依次为：活性炭＞氧化铜＞二氧化锰；
（4）该探究实验中，需要测定的数据是收集50mL氧气所需的时间；
（5）当量筒中收集到 50mL 水时，H2O2分解产生的氧气体积小于50mL；
[探究二]（1）由图乙可知，随着3%H2O2溶液的体积的增大，装置内压强增大，而在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比。故从图中可以看出：H2O2溶液的用量越多，产生的氧气越多；
（2）由图示可知3%H2O2溶液8毫升与0.08克MnO2混合，分解速度达到实验要求，若MnO2的质量有4克需要3%H2O2溶液为
×8mL=400mL。故选C；
[探究三] （1）实验中，恒压漏斗的作用是使恒压漏斗与三颈瓶内气压相等，便于H2O2溶液下滴；
（2）由图 1 知道：随着H2O2溶液的分解，温度升高，故H2O2分解时会放出热量；
（3）由图2知道：H2O2溶液浓度越高，H2O2 分解速率越快。 以10％H2O2 溶液为例，约 25S后三颈瓶内气压由高缓慢降低的原因是：反应结束，放热停止，随着装置散热，温度会下降，使得三颈瓶内气压开始缓慢减小；
（4）影响H2O2分解速率的因素，除了催化剂的种类、催化剂的用量、H2O2溶液的浓度外，还可能有催化剂颗粒大小、过氧化氢溶液的温度等。
【题目】人教版新化学教材关于“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”，以及“寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。
（实验探究）
实验步骤 | 实验现象 |
Ⅰ．分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中，向A试管中加入ag氧化铁( Fe2O3)粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星木条，观察现象。 | A试管中产生气泡，带火星木条复燃，B试管中无明显现象。 |
Ⅱ．待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，如此反复多次实验，观察现象。 | 试管中均产生气泡，带火星木条均复燃。 |
Ⅲ．将实验Ⅱ中的剩余物小心过滤，并将所得虑渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为ag。 | |
Ⅳ．分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D两支试管中，向C试管中加入ag氧化铁粉末．向D试管中加入ag二氧化锰粉末，观察现象。 |
（实验结论）
（1）A中产生的气体是______。
（2）实验Ⅱ、Ⅲ证明：氧化铁(Fe2O3)的_____和________在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂。
（3）写出氧化铁(Fe2O3)催化过氧化氢分解的化学符号表达式___________。
（实验评价）
（1）设计实验Ⅳ的目的是__________________________。
（2）若实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是_______。
（实验拓展）
查阅资料得知：CuO、CuSO4、猪肝、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是____。
A．MnO2只能作为过氧化氢溶液分解的催化剂
B．同一个化学反应可以有多种催化剂
C．催化剂只能加快化学反应的速率
D．用作催化剂的物质不可能是其它反应的反应物或生成物
