Question

8．某化學(xué)興趣小組在用過氧化氫和二氧化錳制取氧氣時，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生氣泡的速率不一樣，同學(xué)們展開了探究．所用過氧化氫濃度為10%、20%，二氧化錳有細(xì)顆粒與粗顆粒兩種，實驗溫度為20℃、30℃，每次過氧化氫的用量為100mL、二氧化錳用量為2.0g．
【提出問題】過氧化氫溶液反應(yīng)的快慢受哪些因素的影響呢？
【猜想與假設(shè)】a．可能與過氧化氫濃度有關(guān)； b．可能與溫度有關(guān)；
c．可能與二氧化錳的大小有關(guān)
【設(shè)計并實驗】

實驗編號	溫度（℃）	二氧化錳大小	過氧化氫濃度（均取100mL）	實驗?zāi)康?/TD>
①	20	粗顆粒	20%	（Ⅰ）實驗①和②探究過氧化氫濃度對該反應(yīng)速率的影響； （Ⅱ）實驗①和④探究溫度對該反應(yīng)速率的影響； （Ⅲ）實驗①和實驗③探究二氧化錳大�。ù�、細(xì)）對該反應(yīng)速率的影響．
②	20	粗顆粒	10%
③	20	細(xì)顆粒	20%
④	30	粗顆粒	20%

（1）請完成以上實驗設(shè)計表，并在實驗?zāi)康囊粰谥刑畛鰧��?yīng)的實驗編號．
（2）化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是微觀粒子相互接觸、碰撞的結(jié)果，化學(xué)反應(yīng)速率與微觀粒子碰撞的概率有關(guān)．試從微觀角度解釋“反應(yīng)物濃度越大，化學(xué)反應(yīng)速率越快”的原因是反應(yīng)物濃度越大，單位體積內(nèi)微觀粒子數(shù)目就越多，相互接觸發(fā)生反應(yīng)的幾率就越大．
（3）通過實驗①和④探究，得出化學(xué)反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系是溫度越高，反應(yīng)速率越快；
（4）同學(xué)們利用如圖1裝置，通過排水量來測定生成氧氣的體積，反應(yīng)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)量筒內(nèi)收集到的水的體積總是比理論值偏大（水的體積測量準(zhǔn)確），其主要原因是從分液漏斗流下的雙氧水占有一定的體積．

【數(shù)據(jù)整理】
實驗中O₂質(zhì)量隨時間變化的關(guān)系見如圖2，橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示氧氣質(zhì)量：
【分析數(shù)據(jù)】
（5）如圖所示有四條曲線，其中實驗③對應(yīng)的曲線為B，即③-B．請寫出能反映其它三組實驗對應(yīng)的曲線①-C，②-D，④-A．
【拓展】
（6）以上方法是通過測產(chǎn)生氣體快慢來判斷化學(xué)方應(yīng)快慢，還可以反應(yīng)物來判斷反應(yīng)的快慢，你認(rèn)為是固體減少的快慢．
影響過氧化氫分解速率的因素有很多，除了題目中探究的因素外，還有什么因素能影響反應(yīng)速率，如二氧化錳顆粒大小、是否振蕩；請你設(shè)計實驗方案驗證你的猜想（含步驟，現(xiàn)象，結(jié)論）：取濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑進(jìn)行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間，濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑產(chǎn)生氣體的速率不同，不同種類的催化劑對影響反應(yīng)的速率效果不同．．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)控制變量法的具體操作進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)反應(yīng)物越濃在溶液中離子的密度會更大，離子間結(jié)合的機(jī)會更多，分析時應(yīng)從微觀離子著手；
（3）根據(jù)則是溫度不同其他條件相同，是對溫度影響化學(xué)反應(yīng)速度的探究進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)發(fā)現(xiàn)量筒內(nèi)收集到的水的體積總是比理論值偏大（水的體積測量標(biāo)準(zhǔn)），其主要原因是所收集水的體積包含了過氧化氫溶液的體積進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)反應(yīng)的快慢可以確定同濃度溫度越高，反應(yīng)越快．同溫度，濃度高反應(yīng)快，同溫度同濃度表面積越大反應(yīng)越快進(jìn)行分析；
（6）根據(jù)判斷判斷化學(xué)反應(yīng)的快慢，可以從氣泡的快慢，也可以從固體減少的快慢進(jìn)行分析；
根據(jù)過氧化氫溶液是實驗室制取氧氣的重要藥品，在常溫下很難分解得到氧氣，其分解速度受濃度、溫度、催化劑等因素的影響設(shè)計實驗方案來證明時，要注意實驗的控制變量，以確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析．

解答 解：（1）依據(jù)控制變量法的正確操作可知，

實驗編號	溫度（℃）	二氧化錳大小	過氧化氫濃度（均取100mL）	實驗?zāi)康?/TD>
①	20	粗顆粒	20%	（Ⅰ）實驗①和②探究過氧化氫濃度對該反應(yīng)速率的影響； （Ⅱ）實驗①和④探究溫度對該反應(yīng)速率的影響； （Ⅲ）實驗①和實驗③探究二氧化錳大�。ù�、細(xì)）對該反應(yīng)速率的影響．
②	20	粗顆粒	10%
③	20	細(xì)顆粒	20%
④	30	粗顆粒	20%

（2）反應(yīng)物濃度大時溶液中的離子數(shù)量較多，反應(yīng)的接觸面較大反應(yīng)速度自然變快；
（3）通過實驗①和④探究，得出化學(xué)反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系是溫度越高，反應(yīng)速率越快；
（4）發(fā)現(xiàn)量筒內(nèi)收集到的水的體積總是比理論值偏大（水的體積測量標(biāo)準(zhǔn)），其主要原因可能是：當(dāng)雙氧水從分液漏斗中流入錐形瓶時，會將錐形瓶中的一部分空氣排出并進(jìn)入F裝置，導(dǎo)致量筒內(nèi)收集到的水的體積總是比理論值大得多；
（5）根據(jù)反應(yīng)的快慢可以確定同濃度溫度越高，反應(yīng)越快．同溫度，濃度高反應(yīng)快．同溫度同濃度表面積越大反應(yīng)越快，所以④-A；①-C；②-D；
（6）影響過氧化氫分解速率的因素還有催化劑的種類；可以取濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑進(jìn)行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間即可；會出現(xiàn)濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑產(chǎn)生氣體的速率不同的現(xiàn)象；于是我們可以得出結(jié)論說不同種類的催化劑對影響反應(yīng)的速率效果不同．故答案為：催化劑種類；取濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑進(jìn)行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間即可；濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑產(chǎn)生氣體的速率不同；不同種類的催化劑對影響反應(yīng)的速率效果不同．
故答案為：（1）

實驗編號	溫度（℃）	二氧化錳大小	過氧化氫濃度（均取100mL）	實驗?zāi)康?/TD>
①				實驗③
②
③	20
④	30

（2）反應(yīng)物濃度越大，單位體積內(nèi)微觀粒子數(shù)目就越多，相互接觸發(fā)生反應(yīng)的幾率就越大；
（3）溫度越高，反應(yīng)速率越快；
（4）從分液漏斗流下的雙氧水占有一定的體積；
（5）C，D，A；
（6）固體減少的快慢；
二氧化錳顆粒大小、是否振蕩；
取濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑進(jìn)行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間，濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑產(chǎn)生氣體的速率不同，不同種類的催化劑對影響反應(yīng)的速率效果不同．

點評 本題通過實驗探究的方式探究了影響化學(xué)反應(yīng)速度影響的因素，利用控制變量的方法進(jìn)行實驗探究，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題解決問題的能力，認(rèn)識了對化學(xué)反應(yīng)速度影響的因素．