Question

（2012?長寧區(qū)二模）某課外小組研究“影響H₂O₂生成O₂反應速率的因素”的課題．通過查閱資料，他們提出如下猜想．
提出猜想：催化劑和反應物濃度都會影響H₂O₂生成O₂的反應速率
實驗過程：實驗裝置如圖：
實驗操作：檢查裝置的氣密性良好．將分液漏斗中的液體加入錐形瓶中，立即收集一瓶放出的氣體．
實驗記錄：

實驗編號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
反應物	5%H2O250mL	5%H2O2 50mL	3%H2O250mL
加入固體	0.5gCuO	0.5gMnO2	0.5gMnO2
收集等體積O2所需時間	105s	45s	78s

①實驗Ⅱ中加入H₂O₂溶液的體積為

50

mL；
②充分反應后，將實驗Ⅱ中剩余物質里的MnO₂提取的方法是

過濾

；
結論：該探究過程得出的結論是

使用催化劑和增大雙氧水的濃度都會加快反應速率

；
反思：H₂O₂在常溫加入MnO₂后反應速率加快．小敏提出，為了更好的證明二氧化錳是否對H₂O₂ 生成O₂的反應速率有影響，還應該增加一組對比實驗．該實驗選用的藥品和用量為

50mL5%雙氧水（加催化劑）或50mL5%雙氧水（不加催化劑）

；
實驗拓展：小敏用收集的氣體進行氧氣的性質實驗．
①鐵絲在氧氣中燃燒，其反應的化學方程式為

3Fe+2O₂

點燃

Fe₃O₄

；
②小敏發(fā)現(xiàn)用收集的氣體進行鐵絲燃燒實驗時，沒有產(chǎn)生明顯的火星四射現(xiàn)象．造成這種結果的可能原因是

收集的氧氣不純．因為在加入雙氧水后立即就收集，首先排出的是錐形瓶內的空氣，使收集的氣體中氧氣的純度不高，導致實驗現(xiàn)象不明顯

．
興趣實驗：小鳴欲對家中一瓶久置的過氧化氫溶液進行研究：
測定該溶液的溶質質量分數(shù)．他取出該溶液68g，加入適量二氧化錳，充分反應后生成O₂的物質的量與反應時間的關系如圖．計算該過氧化氫溶液的溶質質量分數(shù)．

3%

（通過化學方程式計算）

Answer 1

分析：【實驗記錄】從實驗記錄Ⅰ和Ⅱ中看出若利用相同濃度雙氧水，加入不同物質作催化劑時的情況，表明影響化學反應速率的催化劑因素，要設計合理的對比試驗，必須固定一個量而另一個量不同來得結論；
②除了反應物的濃度，催化劑對反應快慢可能也有影響．設計合理的對比試驗，利用相同同質量分數(shù)的過氧化氫溶液，創(chuàng)設其他條件相同的情況下進行反應速度的探究．
【實驗拓展】①根據(jù)鐵與氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵來書寫化學反應方程式；
②根據(jù)氣體收集需要注意事項分析；
【興趣實驗】根據(jù)化學反應方程式進行計算即可．

解答：解：實驗記錄：①、②學會設計合理的對比試驗，利用相同質量分數(shù)的過氧化氫溶液，創(chuàng)設催化劑不同的情況下進行反應速度快慢的探究，從而得出結論；
[實驗拓展]①鐵+氧氣

點燃

四氧化三鐵；
②用收集的氣體進行鐵絲燃燒實驗時，沒有產(chǎn)生明顯的火星四射現(xiàn)象．造成這種結果的可能原因是所收集到的氧氣的不純，含有其他雜質氣體；
③根據(jù)圖示所示的生成氧氣的體積計算所需要的過氧化氫的質量，然后求得過氧化氫的質量分數(shù)．
解：設需要過氧化氫xmol．
2H₂O₂

MnO2

2H₂O+O₂↑
  2              1
  xmol           0.03mol

2

xmol

=

1

0.03mol

，
解得，x=0.06，
H₂O₂%=

0.06mol×34g/mol

68g

×100%=3%．
故答案為：50；過濾；使用催化劑和增大雙氧水的濃度都會加快反應速率；3Fe+2O₂

點燃

Fe₃O₄； 收集的氧氣不純．因為在加入雙氧水后立即就收集，首先排出的是錐形瓶內的空氣，使收集的氣體中氧氣的純度不高，導致實驗現(xiàn)象不明顯；3%．

點評：本題考查知識點比較多：包括過氧化氫制取氧氣的原理、氧氣的檢驗、以及探究影響化學反應速率的因素、根據(jù)實驗需要設計合理的對比試驗等內容，并且考查學生分析問題和解決問題的能力．