Question

【題目】某小組對(duì)過(guò)氧化氫溶液制取氧氣進(jìn)行了如下探究：

（探究一）探究不同催化劑對(duì)H2O2分解速率的影響該小組采用了如圖1所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中催化劑均為0.4g，H2O2溶液均為20mL，濃度均為10%。在C框中連接導(dǎo)管和量筒，并測(cè)量收集到50mL水時(shí)的某項(xiàng)數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算后繪制出下表：

催化劑種類	氣體產(chǎn)生速率（mL／s）
二氧化錳	3.5
氧化銅	4.5
活性炭	5.8

（1）檢查A裝置氣密性的方法是：用彈簧夾夾住A裝置右側(cè)膠皮管，打開(kāi)①上方的塞子，向其中加水，打開(kāi)①的活塞，若_____，則氣密性良好。

（2）裝置A中發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為_____，C框內(nèi)應(yīng)選用_____（填“C1”或“C2”）裝置。

（3）該探究實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)定的數(shù)據(jù)是_____。

（4）從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：相同條件下，表中催化劑的催化效果由強(qiáng)到弱依次為_____。

（5）當(dāng)量筒中收集到50mL水時(shí)，H2O2分解產(chǎn)生的氧氣體積_____50mL（填“＜”、“＞”或“＝”）。

（探究二）探究MnO2的用量對(duì)H2O2分解速率的影響，圖2甲所示裝置中產(chǎn)生氧氣的量可以用壓強(qiáng)傳感器測(cè)出（在等溫條件下，產(chǎn)生氧氣體積與裝置內(nèi)壓強(qiáng)成正比。反應(yīng)放熱忽略不計(jì)）

（1）圖2乙是“0.1gMnO2與不同體積的3%H2O2溶液混合”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從圖中可以看出_____。

（2）當(dāng)用“3%H2O2溶液8毫升與不同質(zhì)量的MnO2混合”時(shí)，得到如圖丙所示的曲線。曲線的斜率顯示，當(dāng)MnO2的用量增加到0.08g時(shí)，H2O2的分解速率達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。在此實(shí)驗(yàn)條件下，若MnO2的質(zhì)量為4g（一藥匙）時(shí)，能使圖3中_____（選填字母）燒杯中所裝的3%H2O2溶液中H2O2的分解速率最接近實(shí)驗(yàn)要求。

（探究三）探究H2O2溶液的濃度對(duì)H2O2分解速率的影響，

如圖4所示，在250mL三頸瓶中均加入0.5gMnO2，在恒壓漏斗中各加入20mL不同濃度的H2O2溶液，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。用溫度傳感器測(cè)量并繪制出瓶?jī)?nèi)溫度與時(shí)間的關(guān)系圖。如圖5①所示。再將該裝置的三頸瓶浸入水浴池中（該池可使瓶?jī)?nèi)的溶液溫度恒定在20℃），用上述實(shí)驗(yàn)中相同量的各物質(zhì)重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，用氣壓傳感器測(cè)量并繪制出瓶?jī)?nèi)氣壓與時(shí)間的關(guān)系圖，如圖5所示。

（1）實(shí)驗(yàn)中，恒壓漏斗的作用是_____。

（2）由圖①知道：H2O2分解時(shí)會(huì)_____熱量（填“放出”或“吸收”）。

（3）由圖②知道：H2O2溶液濃度越高，H2O2分解速率越_____（填“快”或“慢”）。以10%H2O2溶液為例，約25s后三頸瓶?jī)?nèi)氣壓由高緩慢降低的原因是_____。

（反思與總結(jié)）影響H2O2分解速率的因素，除了催化劑的種類、催化劑的用量、H2O2溶液的濃度外，還可能有__________等。

Answer 1

【答案】分液漏斗中水不留下 2H2O22H2O+O2↑ C2 收集50mL氧氣所需要的時(shí)間 活性炭、氧化銅、二氧化錳 ＜ 過(guò)氧化氫溶液越多，產(chǎn)生氧氣越多 C 使恒壓漏斗與三頸瓶?jī)?nèi)氣壓相等，便于過(guò)氧化氫溶液順利下滴 放出 快 反應(yīng)結(jié)束，放熱停止，隨著裝置散熱，溫度會(huì)下降，使得三頸瓶?jī)?nèi)氣壓開(kāi)始緩慢減小 催化劑顆粒大小 過(guò)氧化氫溶液的溫度

【解析】

探究一（1）檢查A裝置氣密性的方法是：用彈簧夾夾住A裝置右側(cè)膠皮管，打開(kāi)①上方的塞子，向其中加水，打開(kāi)①的活塞，錐形瓶中的壓強(qiáng)不變，若分液漏斗中水不留下，則氣密性良好。

（2）裝置A中過(guò)氧化氫分解反應(yīng)化學(xué)方程式為：2H2O22H2O+O2↑，C2裝置中玻璃導(dǎo)管伸入量筒底部，防止液體飛濺，C框內(nèi)應(yīng)選用C2裝置；

（3）該探究實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)定的數(shù)據(jù)是：收集50mL氧氣所需要的時(shí)間；

（4）從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：相同條件下，表中催化劑的催化效果由強(qiáng)到弱依次為：活性炭＞氧化銅＞二氧化錳；

（5）當(dāng)量筒中收集到50mL水時(shí)，則B裝置內(nèi)的氣體中含有一部分空氣體積，所以H2O2分解產(chǎn)生的氧氣體積＜50mL；

探究二（1）圖2乙是“0.1gMnO2與不同體積的3%H2O2溶液混合”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從圖中可以看出：過(guò)氧化氫溶液越多，產(chǎn)生氧氣越多；

（2）當(dāng)MnO2的用為0.08g時(shí)，用“3%H2O2溶液8毫升混合”時(shí)，H2O2的分解速率達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。在此實(shí)驗(yàn)條件下，若MnO2的質(zhì)量為4g時(shí)，燒杯中所裝的3%H2O2溶液中體積為：V=時(shí)，H2O2的分解速率最接近實(shí)驗(yàn)要求。

探究三（1）實(shí)驗(yàn)中，恒壓漏斗的作用是：使恒壓漏斗與三頸瓶?jī)?nèi)氣壓相等，便于過(guò)氧化氫溶液順利下滴；

（2）由圖①知道：H2O2分解時(shí)會(huì)放出熱量；

（3）由圖②知道：H2O2溶液濃度越高，H2O2分解速率越快，以10%H2O2溶液為例，約25s后三頸瓶?jī)?nèi)氣壓由高緩慢降低的原因是：反應(yīng)結(jié)束，放熱停止，隨著裝置散熱，溫度會(huì)下降，使得三頸瓶?jī)?nèi)氣壓開(kāi)始緩慢減小；