Question

【題目】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。

（查閱資料）催化劑指的是能夠改變化學反應的速率而自身的質量和化學性質在化學反應前后均不發生變化的物質。

（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，實驗數據如下表：

實驗 序號	H2O2溶液的溶質質量分數％	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	16 s
②	15	1	20	0.1	4	6 s
③	30	5	35	0	4	98 min
④	30	5	55	0	4	20min

(1)過氧化氫分解速率與溫度的關系是__________。

(2)能說明過氧化氫的分解速率與其質量分數有關的實驗是__________(填實驗序號)。

（探究二）MnO2的聚集狀態是否影響其催化效果？

將質量相同但聚狀態不同的MnO2分別加入到5mL5%的H2O2溶液中，測試結果如下：

MnO2的狀態	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__________。

（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0.2gCuO，用量筒量取5mL5%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是__________。

(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__________。

(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__________。

Answer 1

【答案】 其他條件相同時，溫度升高，過氧化氫分解速率加快 ①② 粉末狀二氧化錳比塊狀二氧化錳催化效果要好 ①不復燃，③復燃；⑥固體質量為0.2 g；⑦復燃。 2H2O2 2H2O + O2↑ 溫度、H2O2溶液溶質質量分數及體積、CuO和MnO2的質量及聚集狀態。

【解析】本題考查了影響化學反應速率的因素探究，催化劑的特點。在探究外界條件對反應速率的影響時，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。

探究一：（1）根據控制變量的試驗方法，選取數據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；

（2）①和②中，除了過氧化氫溶液的溶質質量分數不同，其他條件相同，由數據可知產生等體積的氧氣，溶質的質量分數越大，所需時間越短；故選①②；

探究二：由實驗現象可知，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；

探究三：（1）步驟①中帶火星的木條不復燃，說明常溫下，過氧化氫溶液分解很緩慢；步驟③中的現象是有氣泡產生，帶火星的木條復燃，與步驟①對比說明氧化銅能加快過氧化氫的分解速率；步驟⑥中稱量的氧化銅的質量仍為0.2g，說明氧化銅在反應前后質量不變；⑦的現象是溶液中有氣泡放出，帶火星的木條復燃，說明氧化銅在反應前后化學性質不變；催化劑是能改變化學反應的速率，而本身的質量和化學性質不變的物質。實驗現象①不復燃，③復燃；⑥固體質量為0.2 g；⑦復燃，能得出CuO可作過氧化氫分解的催化劑。

（2）在氧化銅的催化作用下，過氧化氫分解為水和氧氣，化學方程式是2H2O22H2O+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，實驗時需要控制的變量有溫度、H2O2溶液溶質質量分數及體積、CuO和MnO2的質量及聚集狀態。