Question

18．化学兴趣小组对“影响过氧化氢分解反应速率的因素--过氧化氢的质量分数和二氧化锰的用量”进行如下的实验探究，请你参与．
【进行实验】
在室温下，选用10mL不同溶质质量分数的过氧化氢溶液（5%和10%）分别与0.2g、0.8g和1.0g的二氧化锰粉末进行实验．
（1）过氧化氢分解反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）用如图1所示装置收集并测量氧气的体积，其中量筒的作用是根据进入量筒中水的体积，判断生成氧气的体积，氧气应从e（选填e或f）管通入，再与g相连．
【数据处理】
（3）实验小组进行实验后，获得的相关实验数据如表所示：

实验编号	过氧化氢的质量分数 （均取10mL）	二氧化锰粉末 的质量	氧气的体积（mL） （均收集5秒钟）
a	5%	0.2g	65.8
b	5%	0.8g	85.7
c	5%	1.0g	85.7
d	10%	0.2g	121.9
e	10%	0.8g	171.5
f	10%	1.0g	171.5

①若要检验上述实验收集到的气体是否为氧气，方法是将带火星的木条伸入集气瓶中，若带火星的木条复燃，则证明是氧气．
②要比较不同质量分数的过氧化氢溶液对反应快慢的影响，应选择的实验编号是ad（写一组）．由此可以得出的结论是：在催化剂、温度相同的条件下，过氧化氢的质量分数越大，反应速度越快．
③从上述实验中得出二氧化锰的用量对反应速率影响的结论是：在过氧化氢溶液的质量分数、温度相同的条件下，在一定的范围内，MnO₂的用量越大，反应越快．
【拓展延伸】
（4）如图2是兴趣小组在记录生成氧气气体体积与对应时间的曲线，从曲线可以看出反应的速率逐渐变小，其原因是随着反应过氧化氢的质量分数变小，反应速度变慢．
（5）你认为影响过氧化氢分解反应速率的因素还有催化剂种类，请设计实验方案验证你的猜想取浓度相同、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．

Answer 1

分析 （1）过氧化氢分解产生水和氧气，写出反应的方程式；
（2）为测定所收集氧气的体积，则需要采用液体等量代换的方式，因此可以选用右图这样的装置，短进长出，让里面的水等量流到量筒内，通过量筒内液体的体积判断收集的气体的体积．
（3）①将带火星的木条伸入集气瓶中，若带火星的木条复燃，则证明是氧气；
②根据ad中过氧化氢溶液质量分数不同，而其它量相同进行解答；
③观察图表，看其中的变量是二氧化锰粉末和等时间收集氧气的体积．然后总结结论；
（4）根据不同质量分数的过氧化氢溶液对反应快慢的影响进行分析；
（5）根据分解速度受浓度、温度、催化剂等因素的影响进行分析．

解答 解：（1）过氧化氢分解产生水和氧气，反应的方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）因为氧气不易溶于水，可以通过压强的变化利用排水法把水压入量筒内，根据进入量筒中水的体积，判断生成氧气的体积，故进气管是短管e；
（3）①氧气能支持燃烧，故检验氧气将带火星的木条伸入集气瓶中，若带火星的木条复燃，则证明是氧气；
②ad中过氧化氢溶液质量分数不同，而其它量相同，所以能比较不同质量分数的过氧化氢溶液对反应快慢的影响，得出的结论是：在催化剂、温度相同的条件下，过氧化氢的质量分数越大，反应速度越快；
③观察图表可知，二氧化锰粉末的量越多等时间收集氧气的体积越多；同时还看出二氧化锰的量增加到一定量后，不再影响过氧化氢分解的速率．所以结论是：在过氧化氢溶液的质量分数、温度相同的条件下，在一定的范围内，MnO₂的用量越大，反应越快；
（4）从上面实验得到的结论是：在催化剂、温度相同的条件下，过氧化氢的质量分数越大，反应速度越快，从曲线可以看出反应的速率逐渐变小，因为开始过氧化氢的质量分数大，反应速度快，随着反应过氧化氢的质量分数变小，反应速度变慢，故填：随着反应过氧化氢的质量分数变小，反应速度变慢；
（5）影响过氧化氢分解速率的因素还有催化剂的种类．可以取浓度相同、质量相同的过氧化氢溶液分别加入不同种类的同质量的催化剂进行实验，测定收集150mL氧气所需的时间即可．故答案为：催化剂种类；取浓度相同、质量相同的过氧化氢溶液分别加入不同种类的同质量的催化剂进行实验，测定收集150mL氧气所需的时间即可．
故答案为：（1）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）根据进入量筒中水的体积，判断生成氧气的体积；
e；
（3）①将带火星的木条伸入集气瓶中，若带火星的木条复燃，则证明是氧气；
②越大，反应速度越快；
③快；
（4）随着反应过氧化氢的质量分数变小，反应速度变慢；
（5）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．

点评 本题考查的是影响过氧化氢分解速率的因素，难度不大，完成此类题时，分析问题要注意控制变量．