Question

【題目】某小組對過氧化氫溶液制取氧氣進行了如下探究：

（探究一）探究不同催化劑對H2O2分解速率的影響該小組采用了如圖1所示裝置進行實驗，實驗中催化劑均為0.4g，H2O2溶液均為20mL，濃度均為10%。在C框中連接導管和量筒，并測量收集到50mL水時的某項數據，經計算后繪制出下表：

催化劑種類	氣體產生速率（mL／s）
二氧化錳	3.5
氧化銅	4.5
活性炭	5.8

（1）檢查A裝置氣密性的方法是：用彈簧夾夾住A裝置右側膠皮管，打開①上方的塞子，向其中加水，打開①的活塞，若_____，則氣密性良好。

（2）裝置A中發生的反應化學方程式為_____，C框內應選用_____（填“C1”或“C2”）裝置。

（3）該探究實驗中，需要測定的數據是_____。

（4）從實驗數據可知：相同條件下，表中催化劑的催化效果由強到弱依次為_____。

（5）當量筒中收集到50mL水時，H2O2分解產生的氧氣體積_____50mL（填“＜”、“＞”或“＝”）。

（探究二）探究MnO2的用量對H2O2分解速率的影響，圖2甲所示裝置中產生氧氣的量可以用壓強傳感器測出（在等溫條件下，產生氧氣體積與裝置內壓強成正比。反應放熱忽略不計）

（1）圖2乙是“0.1gMnO2與不同體積的3%H2O2溶液混合”的實驗結果，從圖中可以看出_____。

（2）當用“3%H2O2溶液8毫升與不同質量的MnO2混合”時，得到如圖丙所示的曲線。曲線的斜率顯示，當MnO2的用量增加到0.08g時，H2O2的分解速率達到實驗要求。在此實驗條件下，若MnO2的質量為4g（一藥匙）時，能使圖3中_____（選填字母）燒杯中所裝的3%H2O2溶液中H2O2的分解速率最接近實驗要求。

（探究三）探究H2O2溶液的濃度對H2O2分解速率的影響，

如圖4所示，在250mL三頸瓶中均加入0.5gMnO2，在恒壓漏斗中各加入20mL不同濃度的H2O2溶液，分別進行實驗。用溫度傳感器測量并繪制出瓶內溫度與時間的關系圖。如圖5①所示。再將該裝置的三頸瓶浸入水浴池中（該池可使瓶內的溶液溫度恒定在20℃），用上述實驗中相同量的各物質重復上述實驗，用氣壓傳感器測量并繪制出瓶內氣壓與時間的關系圖，如圖5所示。

（1）實驗中，恒壓漏斗的作用是_____。

（2）由圖①知道：H2O2分解時會_____熱量（填“放出”或“吸收”）。

（3）由圖②知道：H2O2溶液濃度越高，H2O2分解速率越_____（填“快”或“慢”）。以10%H2O2溶液為例，約25s后三頸瓶內氣壓由高緩慢降低的原因是_____。

（反思與總結）影響H2O2分解速率的因素，除了催化劑的種類、催化劑的用量、H2O2溶液的濃度外，還可能有__________等。

Answer 1

【答案】分液漏斗中水不留下 2H2O22H2O+O2↑ C2 收集50mL氧氣所需要的時間 活性炭、氧化銅、二氧化錳 ＜ 過氧化氫溶液越多，產生氧氣越多 C 使恒壓漏斗與三頸瓶內氣壓相等，便于過氧化氫溶液順利下滴 放出 快 反應結束，放熱停止，隨著裝置散熱，溫度會下降，使得三頸瓶內氣壓開始緩慢減小 催化劑顆粒大小 過氧化氫溶液的溫度

【解析】

探究一（1）檢查A裝置氣密性的方法是：用彈簧夾夾住A裝置右側膠皮管，打開①上方的塞子，向其中加水，打開①的活塞，錐形瓶中的壓強不變，若分液漏斗中水不留下，則氣密性良好。

（2）裝置A中過氧化氫分解反應化學方程式為：2H2O22H2O+O2↑，C2裝置中玻璃導管伸入量筒底部，防止液體飛濺，C框內應選用C2裝置；

（3）該探究實驗中，需要測定的數據是：收集50mL氧氣所需要的時間；

（4）從實驗數據可知：相同條件下，表中催化劑的催化效果由強到弱依次為：活性炭＞氧化銅＞二氧化錳；

（5）當量筒中收集到50mL水時，則B裝置內的氣體中含有一部分空氣體積，所以H2O2分解產生的氧氣體積＜50mL；

探究二（1）圖2乙是“0.1gMnO2與不同體積的3%H2O2溶液混合”的實驗結果，從圖中可以看出：過氧化氫溶液越多，產生氧氣越多；

（2）當MnO2的用為0.08g時，用“3%H2O2溶液8毫升混合”時，H2O2的分解速率達到實驗要求。在此實驗條件下，若MnO2的質量為4g時，燒杯中所裝的3%H2O2溶液中體積為：V=時，H2O2的分解速率最接近實驗要求。

探究三（1）實驗中，恒壓漏斗的作用是：使恒壓漏斗與三頸瓶內氣壓相等，便于過氧化氫溶液順利下滴；

（2）由圖①知道：H2O2分解時會放出熱量；

（3）由圖②知道：H2O2溶液濃度越高，H2O2分解速率越快，以10%H2O2溶液為例，約25s后三頸瓶內氣壓由高緩慢降低的原因是：反應結束，放熱停止，隨著裝置散熱，溫度會下降，使得三頸瓶內氣壓開始緩慢減小；