Question

7．学习了二氧化锰对过氧化氢分解有催化作用的知识后，某兴趣小组同学在课外进行了有关过氧化氢分解反应的再探究．
【探究一】影响过氧化氢分解速率的因素有哪些？
兴趣小组同学做了四个实验，实验数据如表：

实验 序号	H2O2溶液的溶质质量分数%	H2O2溶液的体积/mL	温度/℃	MnO2的用量/g	收集O2的体积/mL	反应 时间
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）过氧化氢分解速率与温度的关系是其他条件相同时，温度升高，过氧化氢分解速率加快．
（2）能说明过氧化氢的分解速率与其质量分数有关的实验是①②（填实验序号）．
【探究二】MnO₂的聚集状态是否影响其催化效果？
将质量相同但聚集状态不同的MnO₂分别加入到5mL5%的H₂O₂溶液中，测试结果如下：

MnO2的状态	操作情况	观察结果
粉末状	混合不振荡	剧烈反应，带火星的木条复燃
块状		反应较慢，火星红亮但木条未复燃

由上述实验得到的结论是粉末状二氧化锰比块状二氧化锰催化效果要好．
【探究三】其他金属氧化物能否起到类似MnO₂的催化作用？
兴趣小组同学用天平称量0.2g CuO，用量筒量取5mL 5% 的H₂O₂溶液，进行如下图所示实验（①～⑦代表实验操作步骤）．

（1）小组同学通过上述实验得出结论：CuO可作过氧化氢分解的催化剂，支持该结论的实验证据是①不复燃，③复燃；⑥固体质量为0.2g；⑦溶液中有气泡放出，带火星的木条复燃．
（2）过氧化氢能被CuO催化分解放出氧气的化学反应方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）欲比较不同催化剂CuO和MnO₂对H₂O₂分解速率的影响，实验时需要控制的变量有温度、H₂O₂溶液溶质质量分数及体积、CuO和MnO₂的质量及聚集状态．

Answer 1

分析 【探究一】根据实验数据来分析解答；
【探究二】根据实验现象来分析解答；
【探究三】（1）根据催化剂的性质来分析；
（2）根据化学反应的原理来分析解答；
（3）根据控制变量设计实验的方法来分析．

解答 解：
【探究一】（1）由实验数据③和④可知，其他条件相同时，温度升高，过氧化氢分解速率加快．故填：其他条件相同时，温度升高，过氧化氢分解速率加快；
（2）①和②中，除了过氧化氢溶液的溶质质量分数不同，其他条件相同，由数据可知产生等体积的氧气，溶质的质量分数越大，所需时间越短；故填：①②；
【探究二】由实验现象可知，在其他条件相同的情况下，粉末状的二氧化锰能使过氧化氢溶液的分解速率更快；这说明了粉末状二氧化锰比块状二氧化锰催化效果要好；故填：粉末状二氧化锰比块状二氧化锰催化效果要好；
【探究三】（1）常温下，过氧化氢溶液分解很缓慢，所以①中带火星的木条不复燃；氧化铜对过氧化氢的分解有催化作用，能加快其分解速率生成氧气的速率，故步骤③中的现象是有气泡产生，带火星的木条复燃；催化剂的特点是“一变，两不变”，反应前后其质量不变，所以步骤⑥中称量的氧化铜的质量仍为0.2g；催化剂的特点是“一变，两不变”，其中反应速率改变，这里是加快，所以⑦的现象是溶液中有气泡放出，带火星的木条复燃；故填：①不复燃，③复燃；⑥固体质量为0.2 g；⑦溶液中有气泡放出，带火星的木条复燃．
（2）在氧化铜的催化作用下，过氧化氢分解为水和氧气，故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）欲比较不同催化剂CuO和MnO₂对H₂O₂分解速率的影响，除了催化剂的种类不同以外，温度、H₂O₂溶液溶质质量分数及体积、CuO和MnO₂的质量及聚集状态需要完全相同；故填：温度、H₂O₂溶液溶质质量分数及体积、CuO和MnO₂的质量及聚集状态．

点评 本题通过图表数据，考察了外界条件对反应速率的影响，难度适中，要注意分析其他条件相同，只有一个条件改变时，如何影响反应速率．