Question

19．某課外小組研究“影響H₂O₂生成O₂快慢的因素”的課題．通過查閱資料，他們提出如下猜想．
【提出猜想】催化劑和反應物濃度都會影響H₂O₂生成O₂的快慢
【實驗過程】實驗裝置圖如下：實驗操作：檢查裝置氣密性良好．將分液漏斗中的液體加入錐形瓶中，立即收集一瓶放出的氣體．
實驗記錄

實驗編號	①	②	③
反應物	5%H2O2溶液100mL	5%H2O2溶液	3%H2O2溶液100mL
加入固體	0.5g氯化鈉固體	0.5g二氧化錳
收集氣體的時間	165s	46s	80s

（1）H₂O₂溶液和氯化鈉制取氧氣的反應表達式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）實驗②中加入H₂O₂的體積為100mL．
（3）實驗③中加入的固體和用量為0.5g二氧化錳．
【結論】該探究過程得出的結論是使用催化劑、增大反應物濃度可以加快H₂O₂生成O₂的速度（或催化劑和反應物濃度都會影響H₂O₂生成O₂的快慢．
【反思】H₂O₂在常溫下分解緩慢，加入MnO₂后反應明顯加快．小紅提出，為了更好的證明二氧化錳和氯化鈉是否對H₂O₂生成O₂快慢有影響，還應該增加一組對比實驗．該實驗選用的藥品和用量為5%H₂O₂100mL（不加其他催化劑）．
【實驗拓展】小紅用收集的氣體進行氧氣的性質實驗．
小紅發現用該氣體進行氧氣的性質實驗，現象都不明顯．造成這種結果的原因是反應后首先排出的是錐形瓶中的空氣，因此立即收集放出的氣體中氧氣純度不高，導致鐵絲無法在收集的氣體中燃燒現象不明顯（請依據題意，回答出具體原因）．

Answer 1

分析 【實驗記錄】從實驗記錄①和②中看出若利用相同濃度雙氧水，加入不同物質作催化劑時的情況，表明影響化學反應速率的催化劑因素，要設計合理的對比試驗，必須固定一個量而另一個量不同來得結論
【實驗拓展】主要考查實驗基本理論和實驗基本問題的分析．
②除了催化劑，反應物的濃度對反應快慢可能有影響．設計合理的對比試驗，利用不同質量分數的過氧化氫溶液，創設其他條件相同的情況下進行反應速度的探究．

解答 解：實驗記錄：（1）雙氧水制備氧氣的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）和（3）學會設計合理的對比試驗，利用不同質量分數的過氧化氫溶液，創設催化劑相同的情況下進行反應速度快慢的探究，從而得出結論；（2）實驗②中加入H₂O₂的體積應該與①、③相同，所以為100mL．
（3）實驗③中加入的固體和用量應該與①、②中質量相同，而催化劑不同，所以為0.5g二氧化錳．
【反思】只有過氧化氫溶液，而沒有催化劑的狀態時觀察生成氧氣的速率，所以該實驗選用的藥品和用量為5%H₂O₂100mL（不加其他催化劑）；
【實驗拓展】（1）氧氣具有助燃性，能使帶火星的木條復燃，所以檢驗氧氣的方法是將帶火星的木條插入集氣瓶中，木條復燃，證明集氣瓶中為氧氣．
（2）除了催化劑，反應物的濃度對反應快慢可能有影響．設計合理的對比試驗，利用不同質量分數的過氧化氫溶液，創設其他條件相同的情況下進行反應速度的探究．
故答案為：（1）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）100；
（3）0.5g二氧化錳；
【結論】使用催化劑、增大反應物濃度可以加快H₂O₂生成O₂的速度（或催化劑和反應物濃度都會影響H₂O₂生成O₂的快慢）；
【反思】5%H₂O₂100mL（不加其他催化劑）．
[實驗拓展]反應后首先排出的是錐形瓶中的空氣，因此立即收集放出的氣體中氧氣純度不高，導致鐵絲無法在收集的氣體中燃燒現象不明顯．

點評 本題考查知識點比較多：包括過氧化氫制取氧氣的原理、氧氣的檢驗、以及探究影響化學反應速率的因素、根據實驗需要設計合理的對比試驗等內容，并且考查學生分析問題和解決問題的能力．