Question

18．同学们通过查阅资料知道，过氧化氢分解反应的催化剂除二氧化锰外，还有氯化镁溶液、氯化铜溶液中的金属离子和土豆中含有的过氧化氢酶以及氧化铜等．
方案Ⅰ：分别取20mL 5%的过氧化氢溶液于3个大小相同的锥形瓶中．向其中两个锥形瓶中分别加入含相同数目金属离子的氯化铁溶液和氯化铜溶液，分别连接传感器测体系压强（如图所示）．测定数据如下表所示：

时间/s 试剂 压强/KPa	0	60	120	180	240	300
20mL5%的过氧化氢溶液	101.86	102.99	103.42	103.67	103.99	104.00
加入氯化铁溶液	102.21	105.35	115.40	129.69	145.52	163.99
加入氯化铜溶液	101.50	102.73	107.53	114.78	122.49	130.39

（1）加入含相同数目金属离子的氯化铁溶液和氯化铜溶液，该步操作的实验目的是控制金属离子的数目，对比它们对过氧化氢分解速率的影响．
（2）根据上表数据得出的结论是（写一个）氯化铁溶液催化产生氧气的速率比氯化铜溶液快．
方案Ⅱ：从同一部位取2个质量均为1.7g的正方体土豆块，将其中一块切成若干片，片与片相连不断开，同时分别放入盛30mL 5%过氧化氢溶液的50mL量筒中．均看到有气泡生成，一段时间，只有土豆片不断上升．通过实验得出的结论是反应物和催化剂的接触面接越大，反应速率越快．
（3）请写出该反应的化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
[实验反思]
（4）通过实验一和实验二说明，测量不同的物理量可判断过氧化氢的分解速率．除此之外，本实验还可以用其他方法比较过氧化氢的分解速率，下列说法中不合理的是A（填选项序号）．
A．测量完全反应后气体的总体积      B．测量相同时间内产生气体的体积
C．测量相同时间内体系压强的变化      D．测量相同时间内溶液质量的变化
（5）小明发现实验过程中锥形瓶外壁发烫，而过氧化氢的分解速率开始时会逐渐增大．查阅资料后得知：过氧化氢分解时会放出大量的热，你能不能据此解释其分解速率发生变化的原因？过氧化氢分解时放出热量，温度升高，反应速率加快
（6）你还能想到对过氧化氢溶液的分解速率产生影响的其他因素吗？请选择一种，设计实验加以验证过氧化氢溶液的浓度影响分解速率：
实验步骤：室温下，取相同质量的二氧化锰粉末分别加入两支规格相同的试管中，再分别同时加入相同体积、浓度不同的过氧化氢溶液，连接收集装置；
实验现象：浓度大的过氧化氢溶液产生气泡的速率较快，相同时间内浓度大的过氧化氢溶液收集装置中收集的气体体积大；
实验结论：其它条件相同时，过氧化氢溶液的浓度越大，分解速率越快．

Answer 1

分析 （1）对比试验中，一定要控制好变量和常量；
（2）根据表中数据可以判断氯化铁溶液和氯化铜溶液对过氧化氢分解的催化效率；
（3）根据实验现象可以判断实验结论；
过氧化氢在催化剂的作用下分解生成水和氧气；
（4）比较过氧化氢分解速率的方法很多，要注意理解；
（5）反应物浓度越大，温度越高，反应速率越快；
（6）过氧化氢溶液的浓度能够影响过氧化氢分解的速率．

解答 解：（1）加入含相同数目金属离子的氯化铁溶液和氯化铜溶液，该步操作的实验目的是：通过对比试验，控制金属离子的数目，对比它们对过氧化氢分解速率的影响．
故填：控制金属离子的数目，对比它们对过氧化氢分解速率的影响．
（2）根据上表数据可知，相同时间内，加入氯化铁粉末的体系压强大于加入氯化铜粉末的体系压强，即相同时间内，加入氯化铁粉末的体系中生成气体的体积大于加入氯化铜粉末的体系中生成气体的体积，因此氯化铁溶液催化产生氧气的速率比氯化铜溶液快；
成若干片的体积比不切的体积大，一段时间后，切成片的土豆片表面附着较多的气泡并不断上升，说明切成片的土豆表面产生的气体多，由此可知，反应物和催化剂的接触面接越大，反应速率越快．
故填：氯化铁溶液催化产生氧气的速率比氯化铜溶液快；反应物和催化剂的接触面接越大，反应速率越快．
（3）过氧化氢在催化剂的作用下分解生成水和氧气的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（4）A．测量完全反应后产生气体的总体积，能够比较过氧化氢质量的大小，但是不能比较过氧化氢分解的速率，该选项做法不合理；
B．测量产生一定体积气体所需要的时间，可以判断过氧化氢分解的速率快慢，该选项做法合理；
C．测量相同时间内生成气体的体积，可以比较过氧化氢分解的速率大小，该选项做法合理；　　　
D．测量相同时间内锥形瓶内物质总质量的变化，可以判断气体减少的快慢，从而可以判断过氧化氢分解的速率快慢，该选项做法合理．
故填：A．
（5）因为过氧化氢分解时放出热量，导致溶液温度升高，从而加快了过氧化氢的分解．
故填：过氧化氢分解时放出热量，温度升高，反应速率加快．
（6）过氧化氢溶液的浓度能够影响分解速率：
实验步骤：室温下，取相同质量的二氧化锰粉末分别加入两支规格相同的试管中，再分别同时加入相同体积、浓度不同的过氧化氢溶液，连接收集装置；
实验现象：浓度大的过氧化氢溶液产生气泡的速率较快，相同时间内浓度大的过氧化氢溶液收集装置中收集的气体体积大；
实验结论：其它条件相同时，过氧化氢溶液的浓度越大，分解速率越快．
故填：过氧化氢溶液的浓度影响分解速率：
实验步骤：室温下，取相同质量的二氧化锰粉末分别加入两支规格相同的试管中，再分别同时加入相同体积、浓度不同的过氧化氢溶液，连接收集装置；
实验现象：浓度大的过氧化氢溶液产生气泡的速率较快，相同时间内浓度大的过氧化氢溶液收集装置中收集的气体体积大；
实验结论：其它条件相同时，过氧化氢溶液的浓度越大，分解速率越快．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．