Question

【題目】某小組同學(xué)在用過氧化氫溶液與MnO2制取氧氣的過程中，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的速率很慢，產(chǎn)生的氣泡很少。為此，他們進(jìn)行了如下探究：

（猜想與假設(shè)）

①速度慢、氣泡少可能與過氧化氫溶液的濃度有關(guān)。

②速度慢、氣泡少可能與MnO2的質(zhì)量有關(guān)。

（進(jìn)行實驗）

根據(jù)圖甲進(jìn)行如下實驗。

實驗1：用26mg MnO2與5mL不同濃度過氧化氫溶液進(jìn)行實驗，壓強(qiáng)變化如乙圖1。

實驗2：用5mL 1.5%過氧化氫溶液與不同質(zhì)量MnO2進(jìn)行實驗，壓強(qiáng)變化如乙圖2。

（解釋與結(jié)論）

（1）過氧化氫溶液制取氧氣的化學(xué)方程式為_______________。

（2）實驗1得到的結(jié)論是___________________________。實驗2的目的是_________。

欲得出“MnO2對過氧化氫分解有催化作用”的結(jié)論，需要對比____________。（簡要的寫出實驗設(shè)想）

（3）小組同學(xué)通過互聯(lián)網(wǎng)得知：多種物質(zhì)能催化過氧化氫的分解。

（實驗探究）

實驗證明，CuSO4溶液也能顯著加快過氧化氫的分解，CuSO4溶液主要含有三種粒子（H2O、Cu2+、SO42﹣ ），稀硫酸中含有三種粒子（H2O、H+、SO42﹣ ）為了進(jìn)一步探究CuSO4，溶液中哪種粒子能起催化作用，小組同學(xué)作了以下分析和設(shè)計。

①小組同學(xué)認(rèn)為最不可能的是H2O，他們的理由是____________。

②要說明另外的兩種粒子是否起到催化作用，小組同學(xué)設(shè)計了如下實驗，完成探究活動。

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
a 取一支試管加入5mL 5%過氧化氫溶液，然后加入2﹣3滴稀硫酸	溶液幾乎沒有 氣泡放出	驗證明，起催化作用的是______。
b．另取一支試管加入5mL 5%過氧化氫溶液，然后加入2﹣3滴硫酸銅溶液	溶液中有大量氣泡放出

（反思與評價）

（4）小組同學(xué)在進(jìn)行實驗1和2制取氧氣過程中，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的速度很慢，產(chǎn)生的氣泡很少的原因可能是__________、_________。

（5）利用圖甲裝置探究“溫度對過氧化氫分解速率”的影響，是否合理？_____。理由是________。

Answer 1

【答案】2H2O22H2O+O2↑。其他條件相同的情況下，過氧化氫的濃度越大，反應(yīng)越快；其他條件相同的情況下，二氧化錳質(zhì)量對過氧化氫分解速率的影響；過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，加和不加二氧化錳的兩種情況下壓強(qiáng)變化的情況。過氧化氫溶液中含有水；Cu2+；過氧化氫的濃度低；催化劑的量太少。：不合理；水受熱轉(zhuǎn)化為水蒸氣導(dǎo)致氣壓變化。

【解析】

（1）過氧化氫溶液與MnO2制取氧氣，是過氧化氫在二氧化錳的催化下生成水和氧氣，反應(yīng)方程式為2H2O22H2O+O2↑。

（2）根據(jù)實驗1對應(yīng)的圖標(biāo)可以看出，在相同的時間內(nèi)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大的過氧化氫容易導(dǎo)致裝置內(nèi)的壓強(qiáng)越大，也就是生成的氧氣越多，即反應(yīng)越快，所以實驗1得到的結(jié)論是其他條件相同的情況下，過氧化氫的濃度越大，反應(yīng)越快。根據(jù)實驗2對應(yīng)的圖標(biāo)可以看出，在相同的時間內(nèi)，加入的二氧化錳的質(zhì)量越大的過氧化氫容易導(dǎo)致裝置內(nèi)的壓強(qiáng)越大，也就是生成的氧氣越多，即反應(yīng)越快，實驗2的目的是其他條件相同的情況下，二氧化錳越多反應(yīng)越快；欲得出“MnO2對過氧化氫分解有催化作用”的結(jié)論，需要對比過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，而加和不加二氧化錳的兩種情況下壓強(qiáng)變化的情況。

（3）①催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；某同學(xué)認(rèn)為最不可能的是H2O，他的理由是過氧化氫溶液中含有水；②溶液中稀硫酸以氫離子和硫酸根離子的形式存在，當(dāng)加入稀硫酸后，溶液幾乎沒有氣泡冒出，說明氫離子和硫酸根離子對過氧化氫沒有催化作用；硫酸銅溶液中溶質(zhì)以硫酸根離子和銅離子的形式存在，當(dāng)加入 過氧化氫溶液中后，溶液中有大量的氣泡冒出，說明起到了催化作用，由ab對比實驗可知，其催化作用的是銅離子。

（4）小組同學(xué)在進(jìn)行實驗1和2制取氧氣過程中，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的速度很慢，產(chǎn)生的氣泡很少，這可能是過氧化氫的濃度低或催化劑的量太少造成的。

（5）過氧化氫分解放熱，水受熱轉(zhuǎn)化為水蒸氣造成氣壓改變，所以不能利用圖甲裝置探究“溫度對過氧化氫分解速率”的影響；