Question

17．某興趣小組同學(xué)對實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的條件進(jìn)行深入探究，請你參與：
【探究活動一】為探究催化劑的種類對氯酸鉀分解速率的影響，甲同學(xué)設(shè)計(jì)如表對比實(shí)驗(yàn)：

	氯酸鉀的質(zhì)量	催化劑的種類	MnO2的質(zhì)量	反應(yīng)條件	收集45.0mL O2所需的時(shí)間（S）
Ⅰ	3.0g	MnO2	1.0g	混合加熱	21
Ⅱ	xg	CuO	1.0g	混合加熱	48

（1）表Ⅱ中x的值應(yīng)為3.0；通過分析上表數(shù)據(jù)，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：在相同的條件下，KClO₃在MnO₂作催化劑比CuO作催化劑的分解速率快（選填“快”或“慢”）
【探究活動二】為探究雙氧水濃度對過氧化氫分解速率的影響，乙同學(xué)設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)：
[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]
室溫下，選用50.0g不同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的雙氧水（1%、2%和4%）分別與0.1g二氧化錳進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（如圖1，固定夾持儀器略去）．
（2）MnO₂在H₂O₂分解前后其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒有發(fā)生改變，寫出H₂O₂分解的化學(xué)方程式：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）按右圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在裝藥品前應(yīng)檢查該裝置的氣密性，具體做法是關(guān)閉分液漏斗活塞，加熱錐形瓶，如果注射器活塞外移（右移），停止加熱后注射器活塞回到原來位置，則裝置的氣密性良好．其中注射器的作用是測量生成氣體的體積．

[數(shù)據(jù)處理]
（4）乙同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，獲得的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表所示：

	雙氧水的質(zhì)量	雙氧水的濃度	MnO2的質(zhì)量	溫度	相同時(shí)間（10S）內(nèi)產(chǎn)生O2體積（mL）
Ⅰ	50.0g	1%	0.1g	20℃	9
Ⅱ	50.0g	2%	0.1g	20℃	16
Ⅲ	50.0g	4%	0.1g	20℃	31

①本實(shí)驗(yàn)中，測量O₂體積的裝置也可以選用如圖2的哪套裝置來代替C（填編號）．
②分析上表數(shù)據(jù)，可以得出不同濃度的雙氧水對過氧化氫分解速率影響的結(jié)論是：在相同條件下，雙氧水濃度越大，過氧化氫的分解速率越快．
[拓展延伸]
（5）丙同學(xué)認(rèn)為用圖3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過比較相同時(shí)間天平讀數(shù)差值大小也能探究雙氧水濃度對過氧化氫分解速率的影響．
（6）如表是實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄生成的二氧化碳?xì)怏w體積和對應(yīng)的時(shí)間的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（每間隔4S讀數(shù)一次）：

時(shí)間/S	4	8	12	16	20	24	28	32	36	40
氣體體積/mL	16.0	22.2	29.4	39.3	50.4	57.6	62.0	64.7	66.0	66.0

從上表數(shù)據(jù)可以分析得出，反應(yīng)時(shí)間為36S時(shí)雙氧水與二氧化錳恰好完全反應(yīng)；
反應(yīng)過程中過氧化氫的分解速率先快后慢的主要原因是雙氧水在二氧化錳作催化劑下分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使得開始時(shí)溶液溫度升高，過氧化氫的分解速率加快．然后隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，雙氧水的濃度逐漸變小，過氧化氫的分解速率變慢．
（7）通過以上探究，你認(rèn)為影響過氧化氫分解速率的因素還有溫度（填一條即可），請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證你的猜想分別取兩份質(zhì)量相等的二氧化錳放入兩支試管中，然后分別加入體積和濃度相同，但溫度不同的雙氧水，比較其分解速率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)控制變量的實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來分析；
（2）根據(jù)催化劑的概念以及化學(xué)方程式的寫法來分析；
（3）根據(jù)裝置的特點(diǎn)來分析其檢查氣密性的方法；
（4）測量氧氣的體積采用的是排水法，將排出的水的用量筒收集起來，排出的水的體積就是氧氣的體積；氣體短管進(jìn)長管出才能排出試劑瓶中的水，據(jù)此進(jìn)行分析解答；根據(jù)表格數(shù)據(jù)來分析；
（5）在催化劑的作用下，過氧化氫會分解生成氧氣；
（6）根據(jù)表格數(shù)據(jù)以及反應(yīng)物的濃度變化來分析；
（7）溫度對反應(yīng)的速率也有影響．

解答 解：（1）控制氯酸鉀的質(zhì)量相等才能比較出二氧化錳和氧化銅的催化效果，所以也應(yīng)該取3.0g氯酸鉀；由表格數(shù)據(jù)可知，收集相同體積的氧氣，加入二氧化錳的需要的時(shí)間較短；故填：3.0；快；
（2）在該反應(yīng)中，二氧化錳作為催化劑，其質(zhì)量與化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均不改變，在二氧化錳的催化作用下，過氧化氫分解為水和氧氣；故填：化學(xué)性質(zhì)；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）氣密性的檢驗(yàn)是根據(jù)壓強(qiáng)原理，可以關(guān)閉分液漏斗活塞，加熱錐形瓶，如果注射器活塞外移（右移），停止加熱后注射器活塞回到原來位置，證明該裝置的氣密性良好；注射器可用來測量生成氣體的體積；故填：注射器活塞回到原來位置；測量生成氣體的體積；
（4）①測量氧氣的體積采用的是排水法，將排出的水的用量筒收集起來，排出的水的體積就是氧氣的體積；氣體短管進(jìn)長管出才能排出試劑瓶中的水，要將瓶內(nèi)的水排出來，A和B都不可以，應(yīng)該選擇C裝置作為實(shí)驗(yàn)裝置．故填：C；
②由表格數(shù)據(jù)可知，在相同條件下，雙氧水濃度越大，過氧化氫的分解速率越快；故填：在相同條件下，雙氧水濃度越大，過氧化氫的分解速率越快；
（5）在催化劑的作用下，過氧化氫分解為水和氧氣，氣體逸出，裝置質(zhì)量減少，相同的時(shí)間內(nèi)，質(zhì)量減少的越多，反應(yīng)速率越快；故填：相同時(shí)間天平讀數(shù)差值大�。ㄆ渌�合理也可）；
（6）由表格數(shù)據(jù)可知，在第36S時(shí)，氣體的體積不再增加，說明反應(yīng)已經(jīng)結(jié)束；該反應(yīng)是個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)開始的過程中，反應(yīng)物的濃度較大，且隨著溫度的升高，
反應(yīng)速率較快，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度減少，溫度也在降低，反應(yīng)的速率減慢了；故填：36；雙氧水在二氧化錳作催化劑下分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使得開始時(shí)溶液溫度升高，過氧化氫的分解速率加快．然后隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，雙氧水的濃度逐漸變小，過氧化氫的分解速率變慢．
（7）溫度對化學(xué)反應(yīng)的速率可能也有影響，所以可設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：分別取兩份質(zhì)量相等的二氧化錳放入兩支試管中，然后分別加入體積和濃度相同，但溫度不同的雙氧水，比較其分解速率；故填：溫度；分別取兩份質(zhì)量相等的二氧化錳放入兩支試管中，然后分別加入體積和濃度相同，但溫度不同的雙氧水，比較其分解速率．

點(diǎn)評 本題考查的是影響過氧化氫分解速率的因素，難度不大，完成此類題時(shí)，分析問題要注意控制變量．