Question

【題目】二氧化錳可作過氧化氫溶液分解的催化劑，興趣小組想探究過氧化氫分解有沒有其他催化劑，以及影響過氧化氫分解速率的因素除催化劑外還有哪些。

Ⅰ.（提出問題）氧化鐵能否作過氧化氫分解的催化劑？如果能，其催化效果如何？

（實驗探究）

實驗步驟	實驗現象
①分別取5mL5%過氧化氫溶液放入A、B兩支試管中，向A中加入1g氧化鐵粉末，并分別在A、B試管中插入帶火星的木條，觀察現象。	A試管中產生氣泡，帶火星的木條復燃，B試管中無明顯現象。
②待A中沒有現象發生時，重新加入過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管，如此反復3次。	試管中均產生氣泡，帶火星的木條均復燃。
③將步驟②中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質量為ag。
④分別取5mL5%過氧化氫溶液放入C、D兩支試管中，向C中加入1g氧化鐵粉末，向D中加入1g二氧化錳粉末，觀察現象。

（實驗結論）

(1)步驟②證明氧化鐵的___在反應前后沒有發生變化；③中如果a=___，證明氧化鐵的___在反應前后沒有發生變化。由①②③可知，氧化鐵可以作過氧化氫分解的催化劑。

(2)寫出試管A中發生反應的文字表達式___。

（實驗評價）

設計實驗步驟④的目的是___，若觀察到D試管中產生氣泡的速率比C試管中快，由此可以得到的結論是___。

Ⅱ.探究過氧化氫溶液濃度對過氧化氫分解速率的影響。

（交流討論）可以通過測定相同條件下不同濃度過氧化氫溶液___來探究。

A 產生相同體積氧氣的時間 B 產生氧氣的總體積 C 單位時間內產生氧氣的體積

（實驗探究）

按圖1裝置進行實驗：水浴溫度控制在21℃，二氧化錳均為0.5g，過氧化氫溶液均為5mL，三頸瓶容積為250mL，恒壓漏斗(漏斗的支管與三頸瓶相連)的作用是使過氧化氫溶液自行下滴。數字傳感器數據繪制圖像如圖2、圖3。

（實驗結論）

圖2說明過氧化氫溶液濃度與反應速率之間的關系是____，結合圖3，以10%H2O2溶液為例分析，三頸瓶內氣壓后來慢慢降低的原因是_____。

Answer 1

【答案】化學性質 1g 質量 比較氧化鐵和二氧化錳的催化效果 相同條件下，二氧化錳的催化效果比氧化鐵好 AC 過氧化氫溶液濃度越大，反應速率越快 實驗結束后，溫度逐漸降低，瓶內壓強減小

【解析】

探究過氧化氫分解有沒有其他催化劑，以及影響過氧化氫分解速率的因素除催化劑外還有哪些。

Ⅰ.提出問題：氧化鐵能否作過氧化氫分解的催化劑？如果能，其催化效果如何？

實驗探究：步驟見題干。

實驗結論：

(1)催化劑可以加快反應速率，且反應前后催化劑的化學性質和質量保持不變。實驗步驟①的現象氧化鐵可以加快產生氧氣的速率，還需要驗證反應前后氧化鐵的化學性質和質量保持不變；因此步驟②證明氧化鐵的化學性質在反應前后沒有發生變化；③中如果a=1g，證明氧化鐵的質量在反應前后沒有發生變化。綜合步驟①②③可知，氧化鐵可以作過氧化氫分解的催化劑。

(2)試管A中過氧化氫在氧化鐵做催化劑的條件下分解生成氧氣和水，反應的文字表達式為。

實驗評價：

實驗步驟④是以氧化鐵和二氧化錳分別催化相同的過氧化氫溶液來對照，設計實驗步驟④的目的是比較氧化鐵和二氧化錳的催化效果，若觀察到D加二氧化錳的試管中產生氣泡的速率比C加氧化鐵的試管中快，由此可以得到的結論是相同條件下，二氧化錳的催化效果比氧化鐵好。

Ⅱ.探究過氧化氫溶液濃度對過氧化氫分解速率的影響。

交流討論：可以通過測定相同條件下不同濃度過氧化氫溶液產生相同體積氧氣的時間或單位時間內產生氧氣的體積來探究，AC都符合題意。

實驗探究：

按圖1裝置和題干中的條件進行實驗，得到相關數據繪制圖像如圖2、圖3。

圖2是不同濃度過氧化氫溶液分解時氣壓與時間的關系，圖3是不同濃度過氧化氫溶液分解時溫度與時間的關系，分析圖2和圖3中的數據可以得出實驗結論，

實驗結論：

圖2說明過氧化氫溶液濃度與反應速率之間的關系是過氧化氫溶液濃度越大，反應速率越快，結合圖3，以10%H2O2溶液為例分析，三頸瓶內氣壓后來慢慢降低的原因是實驗結束后，溫度逐漸降低，瓶內壓強減小。