Question

【題目】化學(xué)實驗室常用二氧化錳催化過氧化氫分解的方法制取氧氣。那么,影響過氧化氫分解快慢的因素到底有哪些呢?某化學(xué)興趣小組對此進(jìn)行如下研究。

（提出問題）影響過氧化氫分解快慢的因素有哪些?

（猜想與假設(shè)）假設(shè)1:過氧化氫溶液的濃度;

假設(shè)2:催化劑的質(zhì)量;

假設(shè)3:溫度;

假設(shè)4:_______。

（設(shè)計實驗）小明同學(xué)設(shè)計如下實驗方案進(jìn)行驗證。

序號	H2O2溶液的濃度	H2O2溶液的質(zhì)量	溫度	MnO2的質(zhì)量	收集O2的體積	時間
①	5%	12 g	20 ℃	0.2 g	125 mL	20 s
②	30%	12 g	20 ℃	0.2 g	125 mL	2 s
③	30%	12 g	40 ℃	無	125 mL	148 s

（1）通過對比實驗①和②可知,過氧化氫分解的快慢與_______有關(guān)。

（2）在過氧化氫分解前后,二氧化錳的質(zhì)量和_______不變。

（3）請你寫出用二氧化錳催化過氧化氫分解的化學(xué)方程式:_______。

（討論交流）（4）小紅同學(xué)認(rèn)為在這個實驗中,必須用排水法收集氧氣,理由是_______。

（5）小輝同學(xué)提出小明的方案無法驗證溫度對過氧化氫分解快慢的影響,請你幫他說出理由:____。

（拓展延伸）同學(xué)們查閱資料得知,FeCl3溶液對過氧化氫分解也有影響。在老師的指導(dǎo)下設(shè)計實驗繼續(xù)探究,向兩支試管中分別加入等質(zhì)量、不同濃度的H2O2溶液,再加入等質(zhì)量、等濃度的FeCl3溶液,分別用氣壓傳感器測定兩試管中氣體壓力的變化曲線,如圖1。

（6）為保證實驗的準(zhǔn)確性,請你設(shè)計向兩試管中加入FeCl3溶液的具體方法:__。

（7）請你從圖2曲線中找出FeCl3溶液對H2O2分解影響的兩條規(guī)律性結(jié)論:__；____。

Answer 1

【答案】催化劑的種類(合理即可) 過氧化氫溶液的濃度 化學(xué)性質(zhì) 2H2O22H2O+O2↑ 排水法能準(zhǔn)確測定收集氧氣的體積 方案中沒有溫度不同,其他變量全部相同的對照實驗 分別用注射器吸取等量、等濃度的氯化鐵溶液,同時注入兩支試管中 氯化鐵溶液能加快過氧化氫的分解 氯化鐵溶液對濃度大的過氧化氫溶液催化效果更好

【解析】

[作出假設(shè)]影響過氧化氫溶液分解快慢的因素可能有過氧化氫溶液的濃度、催化劑的質(zhì)量、催化劑的種類以及溫度；

[設(shè)計實驗]（1）實驗①和②中除了過氧化氫溶液的濃度不同以外，其他條件均相同，通過實驗數(shù)據(jù)分析可知，過氧化氫溶液分解的快慢與過氧化氫溶液的濃度
有關(guān)系；

（2）二氧化錳在過氧化氫溶液分解中充當(dāng)催化劑，在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；

（3）過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解為水和氧氣；反應(yīng)的化學(xué)方程式：2H2O22H2O+O2↑；

[討論交流]（4）用排水法收集氧氣便于觀察到氧氣是否收集滿；

（5）所設(shè)計的三組實驗中，沒有除了溫度不同以外，其他條件均相同的對比實驗，所以無法驗證溫度對過氧化氫溶液分解快慢的影響；

[拓展延伸]（6）向試管中加入FeCl3溶液，可以分別用注射器吸取等量、等濃度的FeCl3溶液同時注入兩支試管中；

（7）根據(jù)曲線可以看出，FeCl3溶液能加快H2O2溶液的分解；FeCl3溶液對濃度大H2O2溶液分解促進(jìn)效果更好。