Question

2．某課外興趣小組對H₂O₂的分解速率做了如下實驗探究：
（1）下表是該小組研究影響過氧化氫（H₂O₂）分解速率的因素時采集的一組數(shù)據(jù)：用l0mL H₂O₂制取150mL O₂所需的時問（s）

濃度 時間（s） 反應(yīng)條件	30%H2O2	15%H2O2	10%H2O2	5%H2O2
無催化劑、不加熱（t1℃）	幾乎不反應(yīng)	幾乎不反應(yīng)	幾乎不反應(yīng)	幾乎不反應(yīng)
無催化劑、加熱（t2℃）	360（a）	480	540	720
MnO2催化劑、加熱（t2℃）	10（b）	25	60	120

①驗證影響反應(yīng)速率的因素時要考試控制變量．取相同濃度的H₂O₂進(jìn)行實驗，上表反應(yīng)條件中考慮控制單因子變量的是溫度、濃度、催化劑．
②對照反應(yīng)條件a和b，可以說明催化劑 因素對過氧化氫分解的速率有影響，該影響可具體表述為催化劑加快分解速率．
（2）將質(zhì)量相同但聚集狀態(tài)不同的MnO₂分別加入到5mL 5%的雙氧水中，并用帶火星的木條測試．測試結(jié)果加下．

催化劑（MnO2）	操作情況	觀察結(jié)果	反應(yīng)完成所需的時間
粉末狀	混合不振蕩	劇烈反應(yīng)，帶火星的木條復(fù)燃	3min
塊狀		反應(yīng)較慢，火星紅亮但木條未復(fù)燃	30min

①寫出加入MnO₂后H₂O₂發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
②上述實驗中，使用粉末狀催化劑和塊狀催化劑所得過氧化氫分解反應(yīng)的反應(yīng)速率之比為10：1．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）二氧化錳是過氧化氫分解的催化劑，由帶火星木條復(fù)燃，可知產(chǎn)物，由此可寫出方程式；由實驗現(xiàn)象及時間可知，接觸面積不同，反應(yīng)速率不同，時間與速率成反比．

解答 解：（1）①由表中給出的數(shù)據(jù)，無催化劑不加熱的情況下，不同濃度的過氧化氫溶液都是幾乎不反應(yīng)，在無催化劑加熱的情況下，不同濃度的過氧化氫溶液都分解，說明過氧化氫的分解速率與溫度有關(guān)，但是得到相同氣體的時間不同，濃度越大，反應(yīng)的速度越快，說明過氧化氫的分解速率與濃度有關(guān)；比較同一濃度的過氧化氫溶液如30%時，在無催化劑加熱的時候，需要時間是360s，有催化劑加熱的條件下，需要時間是10s，說明過氧化氫的分解速率與溫度、催化劑有關(guān)，
故答案為：溫度、濃度、催化劑；
②對照反應(yīng)條件a和b，濃度、溫度相同，則加催化劑的反應(yīng)速率快，故答案為：催化劑；催化劑加快分解速率；
（2）①H₂O₂在二氧化錳作用下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
②因在其他條件相同時，粉末狀二氧化錳比塊狀二氧化錳反應(yīng)所需時間短，說明接觸面積對反應(yīng)速率有影響，使用粉末狀催化劑和塊狀催化劑所得過氧化氫分解反應(yīng)的反應(yīng)速率之比為30min：3min=10：1，故答案為：10：1．

點評 本題考查反應(yīng)速率的實驗探究，為高頻考點，把握表格中數(shù)據(jù)、反應(yīng)速率的影響因素、控制變量法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾椋�題目難度不大．