Question

15．甲、乙两化学兴趣小组用如图1所示的实验装置，通过测定产生相同体积氧气所用时间的长短来探究影响H₂O₂分解速率的因素．
（1）甲组：按如下设计的方案实验，请完成表1：

实验编号	实验目的	温度	催化剂	浓度
Ⅰ	探究溶液的浓度对H2O2分解速率的影响	25℃	0.2gMnO2	10mL　4%H2O2
Ⅱ		25℃	0.2gMnO2	10mL　8%H2O2

（2）乙组：按如下设计的方案实验，请完成表2：

实验编号	实验目的	温度	催化剂	浓度	实验时溶液 酸碱度
Ⅰ	探究溶液的酸碱性 对H2O2分解速率的影响	25℃	0.2gMnO2	0mL　8%H2O2	pH=10.0
Ⅱ		25℃	0.2gMnO2	0mL　8%O2	pH=4.0

（3）甲、乙两小组通过数次实验得出如图2所示的数据，请回答下列问题：
①从甲组实验得出的数据可知：H₂O₂浓度越大，分解速率越快．
②由乙组研究的影响H₂O₂分解因素的数据分析：相同条件下，H₂O₂在碱性（填“酸性”或“碱性”）环境下放出气体速率较快；写出H₂O₂分解的化学反应方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O．
【发现问题】实验开始时，H₂O₂溶液的温度为25℃；实验结束时，溶液的温度明显升高．说明H₂O₂分解是放热（选填“放热”或“吸热”）反应．
【注意：若答对第（5）小题将奖励 4分，化学卷总分不超过60分】
【反思运用】同学们经过讨论、交流和网上搜资料，提出下面两种制取H₂O₂液的方 法：
①用Na₂O₂（过氧化钠）与 H₂SO₄溶液作反应物，反应时将温度控制在-5～+5℃范围，生成的Na₂SO₄，会以
Na₂SO₄•10H₂O晶体的形式析出，反应原理为 Na₂O₂+H₂S0₄+10H₂O═NaSO₄•10H₂O+H₂0，制取时Na₂O₂的量不能过量，因为Na₂O₂与水反应会生成NaOH．若Na₂O₂过量会造成（在碱性环境中）生成的过氧化氢分解．
②用BaO₂（过氧化鋇）与H₂SO₄溶液作反应物．在常温下就可反应生成H₂O₂，试写出反应的化学方程式BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂．方法“②”比方法“①”更易操作，理由是方法①要控制好反应的温度，才能使Na₂SO₄•10H₂O晶体析出，而方法②生成的硫酸钡是沉淀，容易与过氧化氢溶液分离．

Answer 1

分析 （1）对照实验要控制只能有一个变量，此变量为H₂O₂的浓度，则催化剂、温度应保持一致；
（2）对照实验要控制只能有一个变量，此变量为溶液的酸碱度，则其他量保持一致；
（3）①在体积-时间图，斜率即可代表化学反应速率，根据坐标得出结论；
②由乙组研究的酸、碱对H₂O₂分解影响因素的数据分析可知碱性越强，由图可知碱性强分解速率越快，

解答 解：（1）由甲组两个实验对比可以看出实验Ⅱ中催化剂与实验Ⅰ中的相同，而过氧化氢浓度不同，因此甲组的实验目的为探究浓度对速率的影响；故填：溶液的浓度；
（2）由乙组两个实验对比可以看出实验Ⅱ中催化剂与实验Ⅰ中的相同，过氧化氢浓度相同，但是溶液的酸碱度不同，因此乙组的实验目的为探究溶液的酸碱性对速率的影响；故填：溶液的酸碱性；
（3）①由图象可知在体积-时间图，斜率即可代表化学反应速率，由甲组实验两条曲线可知，甲组实验Ⅱ斜率大，因此H₂O₂的浓度越大分解速率越快；故填：越快；
②由乙组研究的酸、碱对H₂O₂分解影响因素的数据分析可知碱性越强，放出气体的速率越快；故填：碱性；
H₂O₂在MnO₂催化下分解生成水和氧气，化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O；
【发现问题】反应结束后，温度有所升高，故该反应为放热反应；故填：放热；
【反思运用】①Na₂O₂过量会生成氢氧化钠，在碱性环境中过氧化氢会分解；故填：（在碱性环境中）生成的过氧化氢分解；
②由乙组研究的酸、碱对H₂O₂分解影响因素的数据分析可知碱性越强，放出气体的速率越快，由题意知Ba0₂固体与H₂SO₄溶液反应制H₂0₂的反应物为Ba0₂和H₂SO₄，产物为H₂0₂，根据原子守恒可知另一种产物为硫酸钡，即：Ba0₂+H₂SO₄=H₂0₂+BaSO₄↓，由图可知酸性条件下，H₂0₂分解的速率慢．
故填：BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂；方法①要控制好反应的温度，才能使Na₂SO₄•10H₂O晶体析出，而方法②生成的硫酸钡是沉淀，容易与过氧化氢溶液分离．

点评 本题考查了影响实验速率的因素的探究，要合理设计实验，规范进行探究，才能获得正确的信息，难度适中．