Question

18．同學(xué)們通過查閱資料知道，過氧化氫分解反應(yīng)的催化劑除二氧化錳外，還有氯化鎂溶液、氯化銅溶液中的金屬離子和土豆中含有的過氧化氫酶以及氧化銅等．
方案Ⅰ：分別取20mL 5%的過氧化氫溶液于3個(gè)大小相同的錐形瓶中．向其中兩個(gè)錐形瓶中分別加入含相同數(shù)目金屬離子的氯化鐵溶液和氯化銅溶液，分別連接傳感器測(cè)體系壓強(qiáng)（如圖所示）．測(cè)定數(shù)據(jù)如下表所示：

時(shí)間/s 試劑 壓強(qiáng)/KPa	0	60	120	180	240	300
20mL5%的過氧化氫溶液	101.86	102.99	103.42	103.67	103.99	104.00
加入氯化鐵溶液	102.21	105.35	115.40	129.69	145.52	163.99
加入氯化銅溶液	101.50	102.73	107.53	114.78	122.49	130.39

（1）加入含相同數(shù)目金屬離子的氯化鐵溶液和氯化銅溶液，該步操作的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖强刂平饘匐x子的數(shù)目，對(duì)比它們對(duì)過氧化氫分解速率的影響．
（2）根據(jù)上表數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是（寫一個(gè)）氯化鐵溶液催化產(chǎn)生氧氣的速率比氯化銅溶液快．
方案Ⅱ：從同一部位取2個(gè)質(zhì)量均為1.7g的正方體土豆塊，將其中一塊切成若干片，片與片相連不斷開，同時(shí)分別放入盛30mL 5%過氧化氫溶液的50mL量筒中．均看到有氣泡生成，一段時(shí)間，只有土豆片不斷上升．通過實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是反應(yīng)物和催化劑的接觸面接越大，反應(yīng)速率越快．
（3）請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
[實(shí)驗(yàn)反思]
（4）通過實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二說明，測(cè)量不同的物理量可判斷過氧化氫的分解速率．除此之外，本實(shí)驗(yàn)還可以用其他方法比較過氧化氫的分解速率，下列說法中不合理的是A（填選項(xiàng)序號(hào)）．
A．測(cè)量完全反應(yīng)后氣體的總體積      B．測(cè)量相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積
C．測(cè)量相同時(shí)間內(nèi)體系壓強(qiáng)的變化      D．測(cè)量相同時(shí)間內(nèi)溶液質(zhì)量的變化
（5）小明發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中錐形瓶外壁發(fā)燙，而過氧化氫的分解速率開始時(shí)會(huì)逐漸增大．查閱資料后得知：過氧化氫分解時(shí)會(huì)放出大量的熱，你能不能據(jù)此解釋其分解速率發(fā)生變化的原因？過氧化氫分解時(shí)放出熱量，溫度升高，反應(yīng)速率加快
（6）你還能想到對(duì)過氧化氫溶液的分解速率產(chǎn)生影響的其他因素嗎？請(qǐng)選擇一種，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證過氧化氫溶液的濃度影響分解速率：
實(shí)驗(yàn)步驟：室溫下，取相同質(zhì)量的二氧化錳粉末分別加入兩支規(guī)格相同的試管中，再分別同時(shí)加入相同體積、濃度不同的過氧化氫溶液，連接收集裝置；
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：濃度大的過氧化氫溶液產(chǎn)生氣泡的速率較快，相同時(shí)間內(nèi)濃度大的過氧化氫溶液收集裝置中收集的氣體體積大；
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：其它條件相同時(shí)，過氧化氫溶液的濃度越大，分解速率越快．

Answer 1

分析 （1）對(duì)比試驗(yàn)中，一定要控制好變量和常量；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以判斷氯化鐵溶液和氯化銅溶液對(duì)過氧化氫分解的催化效率；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
過氧化氫在催化劑的作用下分解生成水和氧氣；
（4）比較過氧化氫分解速率的方法很多，要注意理解；
（5）反應(yīng)物濃度越大，溫度越高，反應(yīng)速率越快；
（6）過氧化氫溶液的濃度能夠影響過氧化氫分解的速率．

解答 解：（1）加入含相同數(shù)目金屬離子的氯化鐵溶液和氯化銅溶液，該步操作的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵和ㄟ^對(duì)比試驗(yàn)，控制金屬離子的數(shù)目，對(duì)比它們對(duì)過氧化氫分解速率的影響．
故填：控制金屬離子的數(shù)目，對(duì)比它們對(duì)過氧化氫分解速率的影響．
（2）根據(jù)上表數(shù)據(jù)可知，相同時(shí)間內(nèi)，加入氯化鐵粉末的體系壓強(qiáng)大于加入氯化銅粉末的體系壓強(qiáng)，即相同時(shí)間內(nèi)，加入氯化鐵粉末的體系中生成氣體的體積大于加入氯化銅粉末的體系中生成氣體的體積，因此氯化鐵溶液催化產(chǎn)生氧氣的速率比氯化銅溶液快；
成若干片的體積比不切的體積大，一段時(shí)間后，切成片的土豆片表面附著較多的氣泡并不斷上升，說明切成片的土豆表面產(chǎn)生的氣體多，由此可知，反應(yīng)物和催化劑的接觸面接越大，反應(yīng)速率越快．
故填：氯化鐵溶液催化產(chǎn)生氧氣的速率比氯化銅溶液快；反應(yīng)物和催化劑的接觸面接越大，反應(yīng)速率越快．
（3）過氧化氫在催化劑的作用下分解生成水和氧氣的化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（4）A．測(cè)量完全反應(yīng)后產(chǎn)生氣體的總體積，能夠比較過氧化氫質(zhì)量的大小，但是不能比較過氧化氫分解的速率，該選項(xiàng)做法不合理；
B．測(cè)量產(chǎn)生一定體積氣體所需要的時(shí)間，可以判斷過氧化氫分解的速率快慢，該選項(xiàng)做法合理；
C．測(cè)量相同時(shí)間內(nèi)生成氣體的體積，可以比較過氧化氫分解的速率大小，該選項(xiàng)做法合理；　　　
D．測(cè)量相同時(shí)間內(nèi)錐形瓶?jī)?nèi)物質(zhì)總質(zhì)量的變化，可以判斷氣體減少的快慢，從而可以判斷過氧化氫分解的速率快慢，該選項(xiàng)做法合理．
故填：A．
（5）因?yàn)檫^氧化氫分解時(shí)放出熱量，導(dǎo)致溶液溫度升高，從而加快了過氧化氫的分解．
故填：過氧化氫分解時(shí)放出熱量，溫度升高，反應(yīng)速率加快．
（6）過氧化氫溶液的濃度能夠影響分解速率：
實(shí)驗(yàn)步驟：室溫下，取相同質(zhì)量的二氧化錳粉末分別加入兩支規(guī)格相同的試管中，再分別同時(shí)加入相同體積、濃度不同的過氧化氫溶液，連接收集裝置；
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：濃度大的過氧化氫溶液產(chǎn)生氣泡的速率較快，相同時(shí)間內(nèi)濃度大的過氧化氫溶液收集裝置中收集的氣體體積大；
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：其它條件相同時(shí)，過氧化氫溶液的濃度越大，分解速率越快．
故填：過氧化氫溶液的濃度影響分解速率：
實(shí)驗(yàn)步驟：室溫下，取相同質(zhì)量的二氧化錳粉末分別加入兩支規(guī)格相同的試管中，再分別同時(shí)加入相同體積、濃度不同的過氧化氫溶液，連接收集裝置；
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：濃度大的過氧化氫溶液產(chǎn)生氣泡的速率較快，相同時(shí)間內(nèi)濃度大的過氧化氫溶液收集裝置中收集的氣體體積大；
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：其它條件相同時(shí)，過氧化氫溶液的濃度越大，分解速率越快．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．