Question

1．某化學(xué)興趣小組對用過氧化氫分解生成水和氧氣的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行探究．
【提出問題】哪些因素可能影響該反應(yīng)的反應(yīng)速率？
【查閱資料】影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：
①主要因素：反應(yīng)物本身的性質(zhì)；
②外界因素：溫度，濃度，壓強(qiáng)，催化劑，光，激光，反應(yīng)物顆粒大小，反應(yīng)物之間的接觸面積和反應(yīng)物狀態(tài)；
③另外，x射線，γ射線也會影響化學(xué)反應(yīng)速率．
【作出猜想】下面是小組內(nèi)三位同學(xué)所做的猜想，請你完成小麗的猜想．
小紅同學(xué)：H₂O₂溶液的濃度可能影響該反應(yīng)的反應(yīng)速率．
小明同學(xué)：催化劑（MnO₂）的用量可能影響該反應(yīng)的反應(yīng)速率．
小麗同學(xué)：我認(rèn)為（1）溫度可能影響該反應(yīng)的反應(yīng)速率．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】
（2）小紅同學(xué)的實(shí)驗(yàn)是：每次均取10mL30%的H₂O₂溶液，然后稀釋成不同濃度的溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測定各次收集到100mL氧氣時(shí)所用的時(shí)間，記錄數(shù)據(jù)如表：（其他實(shí)驗(yàn)條件：溫度、催化劑用量等均相同）

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3	4	5
H2O2溶液濃度	1%	5%	15%	25%	30%
所用時(shí)間（秒）	660	205	25	4	3

請你分析回答：H₂O₂溶液的濃度對過氧化氫分解制氧氣反應(yīng)速率有什么影響？H₂O₂溶液的濃度越大，過氧化氫分解制氧氣反應(yīng)速率越快
（3）小明同學(xué)的實(shí)驗(yàn)是：每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同量MnO₂粉末做催化劑，測定各次收集到500mL氧氣時(shí)所用的時(shí)間，結(jié)果如表：（其他實(shí)驗(yàn)條件：過氧化氫溶液濃度、溫度等均相同）
請你分析回答：該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3	4	5
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
所用時(shí)間（秒）	8	5	3	2	2

催化劑MnO₂的用量對過氧化氫分解制氧氣反應(yīng)速率有什么影響？在一定范圍內(nèi)，催化劑（MnO₂）的用量越多，反應(yīng)速率越快
（4）．如果你是小麗同學(xué)，在驗(yàn)證你的猜想時(shí)，你的實(shí)驗(yàn)方案是：分別在20℃、40℃條件下，向等濃度、等體積的過氧化氫溶液中，加入等質(zhì)量的二氧化錳粉末，測量各收集一瓶等體積氧氣所需要的時(shí)間
每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同溫度，測定各次收集到500mL氧氣時(shí)所用的時(shí)間，結(jié)果如表：（過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)、催化劑等均相同）

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3
過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)	10%	10%	10%
反應(yīng)溫度控制（℃）	10	30	50
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.2	0.2
所用時(shí)間（秒）

．

Answer 1

分析 反應(yīng)的變量控制，在于過程中要對研究要素之外的數(shù)據(jù)保持不變，只有研究的要素本身可以改變．

解答 解：猜想中由于信息中提示溫度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及催化劑的量都影響反應(yīng)速率，所以提出猜想時(shí)就有溫度要素的影響．所以小麗的猜想可以是溫度對反應(yīng)的影響
（2）小紅同學(xué)的實(shí)驗(yàn)：從數(shù)據(jù)可以看出溫度、催化劑用量等均相同時(shí)，過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)越快．（在給定質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)差距要明顯，成倍變化，這樣引起的結(jié)果可能會明顯．）
（3）小明同學(xué)的實(shí)驗(yàn)：過氧化氫溶液濃度、溫度等均相同，加入的二氧化錳量逐漸增加的時(shí)候，反應(yīng)越快，但是當(dāng)增加到一定程度時(shí)，速度不再加快（取決于催化劑和反應(yīng)物的接觸面積，開始是接觸越來越充分，但是隨著二氧化錳增加到一定程度時(shí)，由于過氧化氫是一定的，所以反而反應(yīng)速度不再加快，甚至可能要減慢，也就是反應(yīng)的速度影響有一定的限度，不會無限加快）．反應(yīng)時(shí)過氧化氫在二氧化錳的催化下生成水和氧氣，化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（4）小麗同學(xué)的猜想時(shí)溫度的影響，設(shè)定溫度要有明顯的差別，其余要素控制要相同．
簡單可以描述為：分別在20℃、40℃條件下，向等濃度、等體積的過氧化氫溶液中，加入等質(zhì)量的二氧化錳粉末，測量各收集一瓶等體積氧氣所需要的時(shí)間 （其他合理答案均可）．也可以參照上面采取如下實(shí)驗(yàn)過程：
每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同溫度，測定各次收集到500mL氧氣時(shí)所用的時(shí)間，結(jié)果如表：（過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)、催化劑等均相同）

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3
過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)	10%	10%	10%
反應(yīng)溫度控制（℃）	10	30	50
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.2	0.2
所用時(shí)間（秒）

故答案為：
（1）溫度（催化劑的種類等其他合理答案均可）
（2）H₂O₂溶液的濃度越大，反應(yīng)速率越快
（3）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；在一定范圍內(nèi)，催化劑（MnO₂）的用量越多，反應(yīng)速率越快
（4）分別在20℃、40℃條件下，向等濃度、等體積的過氧化氫溶液中，加入等質(zhì)量的二氧化錳粉末，測量各收集一瓶等體積氧氣所需要的時(shí)間 （其他合理答案均可）也可以細(xì)化為：
每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同溫度，測定各次收集到500mL氧氣時(shí)所用的時(shí)間，結(jié)果如表：（過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)、催化劑等均相同）

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3
過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)	10%	10%	10%
反應(yīng)溫度控制（℃）	10	30	50
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.2	0.2
所用時(shí)間（秒）

點(diǎn)評 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究變量時(shí)，要注意保持探究要素外的所有變量保持不變，另外就是探究的變量要有明顯的區(qū)別，不能差距太小，否則可能引起的變化太，影響結(jié)果