Question

【題目】學(xué)習(xí)了二氧化錳對過氧化氫分解有催化作用的知識后，某興趣小組同學(xué)在課外進行了有關(guān)過氧化氫分解反應(yīng)的再探究。

（查閱資料）催化劑指的是能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速率而自身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后均不發(fā)生變化的物質(zhì)。

（探究一）影響過氧化氫分解速率的因素有哪些？

興趣小組同學(xué)做了四個實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表：

實驗 序號	H2O2溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)％	H2O2溶液的體積/mL	溫度/℃	MnO2的用量/g	收集O2的體積/mL	反應(yīng) 時間
①	5	1	20	0.1	4	16 s
②	15	1	20	0.1	4	6 s
③	30	5	35	0	4	98 min
④	30	5	55	0	4	20min

(1)過氧化氫分解速率與溫度的關(guān)系是__________。

(2)能說明過氧化氫的分解速率與其質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)的實驗是__________(填實驗序號)。

（探究二）MnO2的聚集狀態(tài)是否影響其催化效果？

將質(zhì)量相同但聚狀態(tài)不同的MnO2分別加入到5mL5%的H2O2溶液中，測試結(jié)果如下：

MnO2的狀態(tài)	操作情況	觀察結(jié)果
粉末狀	混合不振蕩	劇烈反應(yīng)，帶火星的木條復(fù)燃
塊狀		反應(yīng)較慢，火星紅亮但木條未復(fù)燃

由上述實驗得到的結(jié)論是__________。

（探究三）其他金屬氧化物能否起到類似MnO2的催化作用？

興趣小組同學(xué)用天平稱量0.2gCuO，用量筒量取5mL5%的H2O2溶液，進行如下圖所示實驗(①~⑦代表實驗操作步驟)。

(1)小組同學(xué)通過上述實驗得出結(jié)論：CuO可作過氧化氫分解的催化劑，支持該結(jié)論的實驗證據(jù)是__________。

(2)過氧化氫能被CuO催化分解放出氧氣的化學(xué)反應(yīng)方程式為__________。

(3)欲比較不同催化劑CuO和MnO2對H2O2分解速率的影響，實驗時需要控制的變量有__________。

Answer 1

【答案】 其他條件相同時，溫度升高，過氧化氫分解速率加快 ①② 粉末狀二氧化錳比塊狀二氧化錳催化效果要好 ①不復(fù)燃，③復(fù)燃；⑥固體質(zhì)量為0.2 g；⑦復(fù)燃。 2H2O2 2H2O + O2↑ 溫度、H2O2溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及體積、CuO和MnO2的質(zhì)量及聚集狀態(tài)。

【解析】本題考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素探究，催化劑的特點。在探究外界條件對反應(yīng)速率的影響時，要注意分析其他條件相同，只有一個條件改變時，如何影響反應(yīng)速率。

探究一：（1）根據(jù)控制變量的試驗方法，選取數(shù)據(jù)③和④可知，其他條件相同時，溫度升高，過氧化氫分解速率加快；

（2）①和②中，除了過氧化氫溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，其他條件相同，由數(shù)據(jù)可知產(chǎn)生等體積的氧氣，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，所需時間越短；故選①②；

探究二：由實驗現(xiàn)象可知，在其他條件相同的情況下，粉末狀的二氧化錳能使過氧化氫溶液的分解速率更快；這說明了粉末狀二氧化錳比塊狀二氧化錳催化效果要好；

探究三：（1）步驟①中帶火星的木條不復(fù)燃，說明常溫下，過氧化氫溶液分解很緩慢；步驟③中的現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃，與步驟①對比說明氧化銅能加快過氧化氫的分解速率；步驟⑥中稱量的氧化銅的質(zhì)量仍為0.2g，說明氧化銅在反應(yīng)前后質(zhì)量不變；⑦的現(xiàn)象是溶液中有氣泡放出，帶火星的木條復(fù)燃，說明氧化銅在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)不變；催化劑是能改變化學(xué)反應(yīng)的速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變的物質(zhì)。實驗現(xiàn)象①不復(fù)燃，③復(fù)燃；⑥固體質(zhì)量為0.2 g；⑦復(fù)燃，能得出CuO可作過氧化氫分解的催化劑。

（2）在氧化銅的催化作用下，過氧化氫分解為水和氧氣，化學(xué)方程式是2H2O22H2O+O2↑；

（3）欲比較不同催化劑CuO和MnO2對H2O2分解速率的影響，除了催化劑的種類不同以外，實驗時需要控制的變量有溫度、H2O2溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及體積、CuO和MnO2的質(zhì)量及聚集狀態(tài)。