Question

8．某化学兴趣小组在用过氧化氢和二氧化锰制取氧气时，发现产生气泡的速率不一样，同学们展开了探究．所用过氧化氢浓度为10%、20%，二氧化锰有细颗粒与粗颗粒两种，实验温度为20℃、30℃，每次过氧化氢的用量为100mL、二氧化锰用量为2.0g．
【提出问题】过氧化氢溶液反应的快慢受哪些因素的影响呢？
【猜想与假设】a．可能与过氧化氢浓度有关； b．可能与温度有关；
c．可能与二氧化锰的大小有关
【设计并实验】

实验编号	温度（℃）	二氧化锰大小	过氧化氢浓度（均取100mL）	实验目的
①	20	粗颗粒	20%	（Ⅰ）实验①和②探究过氧化氢浓度对该反应速率的影响； （Ⅱ）实验①和④探究温度对该反应速率的影响； （Ⅲ）实验①和实验③探究二氧化锰大小（粗、细）对该反应速率的影响．
②	20	粗颗粒	10%
③	20	细颗粒	20%
④	30	粗颗粒	20%

（1）请完成以上实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号．
（2）化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果，化学反应速率与微观粒子碰撞的概率有关．试从微观角度解释“反应物浓度越大，化学反应速率越快”的原因是反应物浓度越大，单位体积内微观粒子数目就越多，相互接触发生反应的几率就越大．
（3）通过实验①和④探究，得出化学反应速率与温度的关系是温度越高，反应速率越快；
（4）同学们利用如图1装置，通过排水量来测定生成氧气的体积，反应结束后，发现量筒内收集到的水的体积总是比理论值偏大（水的体积测量准确），其主要原因是从分液漏斗流下的双氧水占有一定的体积．

【数据整理】
实验中O₂质量随时间变化的关系见如图2，横坐标表示时间，纵坐标表示氧气质量：
【分析数据】
（5）如图所示有四条曲线，其中实验③对应的曲线为B，即③-B．请写出能反映其它三组实验对应的曲线①-C，②-D，④-A．
【拓展】
（6）以上方法是通过测产生气体快慢来判断化学方应快慢，还可以反应物来判断反应的快慢，你认为是固体减少的快慢．
影响过氧化氢分解速率的因素有很多，除了题目中探究的因素外，还有什么因素能影响反应速率，如二氧化锰颗粒大小、是否振荡；请你设计实验方案验证你的猜想（含步骤，现象，结论）：取浓度相同、质量相同的过氧化氢溶液分别加入不同种类的同质量的催化剂进行实验，测定收集150mL氧气所需的时间，浓度相同、质量相同的过氧化氢溶液分别加入不同种类的同质量的催化剂产生气体的速率不同，不同种类的催化剂对影响反应的速率效果不同．．

Answer 1

分析 （1）根据控制变量法的具体操作进行分析；
（2）根据反应物越浓在溶液中离子的密度会更大，离子间结合的机会更多，分析时应从微观离子着手；
（3）根据则是温度不同其他条件相同，是对温度影响化学反应速度的探究进行分析；
（4）根据发现量筒内收集到的水的体积总是比理论值偏大（水的体积测量标准），其主要原因是所收集水的体积包含了过氧化氢溶液的体积进行分析；
（5）根据反应的快慢可以确定同浓度温度越高，反应越快．同温度，浓度高反应快，同温度同浓度表面积越大反应越快进行分析；
（6）根据判断判断化学反应的快慢，可以从气泡的快慢，也可以从固体减少的快慢进行分析；
根据过氧化氢溶液是实验室制取氧气的重要药品，在常温下很难分解得到氧气，其分解速度受浓度、温度、催化剂等因素的影响设计实验方案来证明时，要注意实验的控制变量，以确保实验结果的准确性进行分析．

解答 解：（1）依据控制变量法的正确操作可知，

实验编号	温度（℃）	二氧化锰大小	过氧化氢浓度（均取100mL）	实验目的
①	20	粗颗粒	20%	（Ⅰ）实验①和②探究过氧化氢浓度对该反应速率的影响； （Ⅱ）实验①和④探究温度对该反应速率的影响； （Ⅲ）实验①和实验③探究二氧化锰大小（粗、细）对该反应速率的影响．
②	20	粗颗粒	10%
③	20	细颗粒	20%
④	30	粗颗粒	20%

（2）反应物浓度大时溶液中的离子数量较多，反应的接触面较大反应速度自然变快；
（3）通过实验①和④探究，得出化学反应速率与温度的关系是温度越高，反应速率越快；
（4）发现量筒内收集到的水的体积总是比理论值偏大（水的体积测量标准），其主要原因可能是：当双氧水从分液漏斗中流入锥形瓶时，会将锥形瓶中的一部分空气排出并进入F装置，导致量筒内收集到的水的体积总是比理论值大得多；
（5）根据反应的快慢可以确定同浓度温度越高，反应越快．同温度，浓度高反应快．同温度同浓度表面积越大反应越快，所以④-A；①-C；②-D；
（6）影响过氧化氢分解速率的因素还有催化剂的种类；可以取浓度相同、质量相同的过氧化氢溶液分别加入不同种类的同质量的催化剂进行实验，测定收集150mL氧气所需的时间即可；会出现浓度相同、质量相同的过氧化氢溶液分别加入不同种类的同质量的催化剂产生气体的速率不同的现象；于是我们可以得出结论说不同种类的催化剂对影响反应的速率效果不同．故答案为：催化剂种类；取浓度相同、质量相同的过氧化氢溶液分别加入不同种类的同质量的催化剂进行实验，测定收集150mL氧气所需的时间即可；浓度相同、质量相同的过氧化氢溶液分别加入不同种类的同质量的催化剂产生气体的速率不同；不同种类的催化剂对影响反应的速率效果不同．
故答案为：（1）

实验编号	温度（℃）	二氧化锰大小	过氧化氢浓度（均取100mL）	实验目的
①				实验③
②
③	20
④	30

（2）反应物浓度越大，单位体积内微观粒子数目就越多，相互接触发生反应的几率就越大；
（3）温度越高，反应速率越快；
（4）从分液漏斗流下的双氧水占有一定的体积；
（5）C，D，A；
（6）固体减少的快慢；
二氧化锰颗粒大小、是否振荡；
取浓度相同、质量相同的过氧化氢溶液分别加入不同种类的同质量的催化剂进行实验，测定收集150mL氧气所需的时间，浓度相同、质量相同的过氧化氢溶液分别加入不同种类的同质量的催化剂产生气体的速率不同，不同种类的催化剂对影响反应的速率效果不同．

点评 本题通过实验探究的方式探究了影响化学反应速度影响的因素，利用控制变量的方法进行实验探究，培养了学生分析问题解决问题的能力，认识了对化学反应速度影响的因素．