Question

【題目】某小組對 H2O2 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下圖所示裝置進行實驗，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：

（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）C 框內選用C1或C2裝置，對該探究實驗結論有無影響__________。

（3）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______。

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

（4）該探究實驗中，需要測定的數據是__________。

（5）當量筒中收集到 50mL 水時，H2O2分解產生的氧氣體積______50mL（填“大于”、 “等于”、“小于”）。

（探究二）探究 MnO2 的用量對H2O2分解速率的影響下圖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，能使下圖____ （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。如下圖 1 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，如下圖 2 所示。

不同濃度雙氧水催化分解時溫度與時間關系圖，圖 2-不同濃度雙氧水催化分解時氣壓與時間關系圖

（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_______。

（4）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】一段時間后，分液漏斗中的水不滴下； 無； 活性炭＞氧化銅＞二氧化錳； 收集50mL氧氣所需的時間； 小于； H2O2溶液的用量越多，產生的氧氣越多； C； 使恒壓漏斗與三頸瓶內氣壓相等，便于H2O2溶液下滴； 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）根據檢查裝置氣密性的方法解答；

（2）根據裝置的作用分析解答；

（3）根據實驗數據可以知道反應速率越快，催化效果越好進行解答；

（4）根據為完成此探究，需要測定的數據有收集50mL氧氣所需的時間解答；

（5）根據過氧化氫溶液分解放出熱量，氣體受熱膨脹，體積增大分析解答；

[探究二] （1）根據圖中數據分析解答；

（2）根據圖中給出的比例分析解答；

[探究三] （1）根據實驗中，恒壓漏斗的作用是使恒壓漏斗與三頸瓶內氣壓相等，便于H2O2溶液下滴解答；

（2）（3）根據圖中數據分析解答；

（4）根據影響過氧化氫溶液分解的因素分析解答。

[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，若一段時間后，分液漏斗中的水不滴下，則氣密性良好；

（2）C1 或 C2 裝置僅用于測定B裝置中排出水的體積，采用C1 或 C2 裝置對B裝置中排出水的體積無影響。故C 框內選用 C1 或 C2 裝置，對該探究實驗結論無影響；

（3）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；

（4）該探究實驗中，需要測定的數據是收集50mL氧氣所需的時間；

（5）當量筒中收集到 50mL 水時，H2O2分解產生的氧氣體積小于50mL；

[探究二]（1）由圖乙可知，隨著3%H2O2溶液的體積的增大，裝置內壓強增大，而在等溫條件下，產生氧氣體積與裝置內壓強成正比。故從圖中可以看出：H2O2溶液的用量越多，產生的氧氣越多；

（2）由圖示可知3%H2O2溶液8毫升與0.08克MnO2混合，分解速度達到實驗要求，若MnO2的質量有4克需要3%H2O2溶液為×8mL=400mL。故選C；

[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H2O2溶液下滴；

（2）由圖 1 知道：隨著H2O2溶液的分解，溫度升高，故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；

（4）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，還可能有催化劑顆粒大小、過氧化氫溶液的溫度等。