Question

19．某课外小组研究“影响H₂O₂生成O₂快慢的因素”的课题．通过查阅资料，他们提出如下猜想．
【提出猜想】催化剂和反应物浓度都会影响H₂O₂生成O₂的快慢
【实验过程】实验装置图如下：实验操作：检查装置气密性良好．将分液漏斗中的液体加入锥形瓶中，立即收集一瓶放出的气体．
实验记录

实验编号	①	②	③
反应物	5%H2O2溶液100mL	5%H2O2溶液	3%H2O2溶液100mL
加入固体	0.5g氯化钠固体	0.5g二氧化锰
收集气体的时间	165s	46s	80s

（1）H₂O₂溶液和氯化钠制取氧气的反应表达式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）实验②中加入H₂O₂的体积为100mL．
（3）实验③中加入的固体和用量为0.5g二氧化锰．
【结论】该探究过程得出的结论是使用催化剂、增大反应物浓度可以加快H₂O₂生成O₂的速度（或催化剂和反应物浓度都会影响H₂O₂生成O₂的快慢．
【反思】H₂O₂在常温下分解缓慢，加入MnO₂后反应明显加快．小红提出，为了更好的证明二氧化锰和氯化钠是否对H₂O₂生成O₂快慢有影响，还应该增加一组对比实验．该实验选用的药品和用量为5%H₂O₂100mL（不加其他催化剂）．
【实验拓展】小红用收集的气体进行氧气的性质实验．
小红发现用该气体进行氧气的性质实验，现象都不明显．造成这种结果的原因是反应后首先排出的是锥形瓶中的空气，因此立即收集放出的气体中氧气纯度不高，导致铁丝无法在收集的气体中燃烧现象不明显（请依据题意，回答出具体原因）．

Answer 1

分析 【实验记录】从实验记录①和②中看出若利用相同浓度双氧水，加入不同物质作催化剂时的情况，表明影响化学反应速率的催化剂因素，要设计合理的对比试验，必须固定一个量而另一个量不同来得结论
【实验拓展】主要考查实验基本理论和实验基本问题的分析．
②除了催化剂，反应物的浓度对反应快慢可能有影响．设计合理的对比试验，利用不同质量分数的过氧化氢溶液，创设其他条件相同的情况下进行反应速度的探究．

解答 解：实验记录：（1）双氧水制备氧气的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）和（3）学会设计合理的对比试验，利用不同质量分数的过氧化氢溶液，创设催化剂相同的情况下进行反应速度快慢的探究，从而得出结论；（2）实验②中加入H₂O₂的体积应该与①、③相同，所以为100mL．
（3）实验③中加入的固体和用量应该与①、②中质量相同，而催化剂不同，所以为0.5g二氧化锰．
【反思】只有过氧化氢溶液，而没有催化剂的状态时观察生成氧气的速率，所以该实验选用的药品和用量为5%H₂O₂100mL（不加其他催化剂）；
【实验拓展】（1）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，所以检验氧气的方法是将带火星的木条插入集气瓶中，木条复燃，证明集气瓶中为氧气．
（2）除了催化剂，反应物的浓度对反应快慢可能有影响．设计合理的对比试验，利用不同质量分数的过氧化氢溶液，创设其他条件相同的情况下进行反应速度的探究．
故答案为：（1）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）100；
（3）0.5g二氧化锰；
【结论】使用催化剂、增大反应物浓度可以加快H₂O₂生成O₂的速度（或催化剂和反应物浓度都会影响H₂O₂生成O₂的快慢）；
【反思】5%H₂O₂100mL（不加其他催化剂）．
[实验拓展]反应后首先排出的是锥形瓶中的空气，因此立即收集放出的气体中氧气纯度不高，导致铁丝无法在收集的气体中燃烧现象不明显．

点评 本题考查知识点比较多：包括过氧化氢制取氧气的原理、氧气的检验、以及探究影响化学反应速率的因素、根据实验需要设计合理的对比试验等内容，并且考查学生分析问题和解决问题的能力．