Question

7．學習了二氧化錳對過氧化氫分解有催化作用的知識后，某興趣小組同學在課外進行了有關過氧化氫分解反應的再探究．
【探究一】影響過氧化氫分解速率的因素有哪些？
興趣小組同學做了四個實驗，實驗數(shù)據(jù)如表：

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

（1）過氧化氫分解速率與溫度的關系是其他條件相同時，溫度升高，過氧化氫分解速率加快．
（2）能說明過氧化氫的分解速率與其質量分數(shù)有關的實驗是①②（填實驗序號）．
【探究二】MnO₂的聚集狀態(tài)是否影響其催化效果？
將質量相同但聚集狀態(tài)不同的MnO₂分別加入到5mL5%的H₂O₂溶液中，測試結果如下：

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

由上述實驗得到的結論是粉末狀二氧化錳比塊狀二氧化錳催化效果要好．
【探究三】其他金屬氧化物能否起到類似MnO₂的催化作用？
興趣小組同學用天平稱量0.2g CuO，用量筒量取5mL 5% 的H₂O₂溶液，進行如下圖所示實驗（①～⑦代表實驗操作步驟）．

（1）小組同學通過上述實驗得出結論：CuO可作過氧化氫分解的催化劑，支持該結論的實驗證據(jù)是①不復燃，③復燃；⑥固體質量為0.2g；⑦溶液中有氣泡放出，帶火星的木條復燃．
（2）過氧化氫能被CuO催化分解放出氧氣的化學反應方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（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溫度、H₂O₂溶液溶質質量分數(shù)及體積、CuO和MnO₂的質量及聚集狀態(tài)．

Answer 1

分析 【探究一】根據(jù)實驗數(shù)據(jù)來分析解答；
【探究二】根據(jù)實驗現(xiàn)象來分析解答；
【探究三】（1）根據(jù)催化劑的性質來分析；
（2）根據(jù)化學反應的原理來分析解答；
（3）根據(jù)控制變量設計實驗的方法來分析．

解答 解：
【探究一】（1）由實驗數(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．故填：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質量分數(shù)不同，其他條件相同，由數(shù)據(jù)可知產生等體積的氧氣，溶質的質量分數(shù)越大，所需時間越短；故填：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；故填：粉末狀二氧化錳比塊狀二氧化錳催化效果要好；
【探究三】（1）常溫下，過氧化氫溶液分解很緩慢，所以①中帶火星的木條不復燃；氧化銅對過氧化氫的分解有催化作用，能加快其分解速率生成氧氣的速率，故步驟③中的現(xiàn)象是有氣泡產生，帶火星的木條復燃；催化劑的特點是“一變，兩不變”，反應前后其質量不變，所以步驟⑥中稱量的氧化銅的質量仍為0.2g；催化劑的特點是“一變，兩不變”，其中反應速率改變，這里是加快，所以⑦的現(xiàn)象是溶液中有氣泡放出，帶火星的木條復燃；故填：①不復燃，③復燃；⑥固體質量為0.2 g；⑦溶液中有氣泡放出，帶火星的木條復燃．
（2）在氧化銅的催化作用下，過氧化氫分解為水和氧氣，故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+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，溫度、H₂O₂溶液溶質質量分數(shù)及體積、CuO和MnO₂的質量及聚集狀態(tài)需要完全相同；故填：溫度、H₂O₂溶液溶質質量分數(shù)及體積、CuO和MnO₂的質量及聚集狀態(tài)．

點評 本題通過圖表數(shù)據(jù)，考察了外界條件對反應速率的影響，難度適中，要注意分析其他條件相同，只有一個條件改變時，如何影響反應速率．