Question

（14分）某課外興趣小組對雙氧水（H₂O₂水溶液）做了如下實驗探究。
（1）將質量相同但聚集狀態不同的MnO₂分別加入5mL 5%的雙氧水中，并用帶火星的木條試之。測定結果如下：

催化劑（MnO2）	操作情況	觀察結果	反應完成所需的時間
粉末狀	混合不振蕩	劇烈反應，使木條復燃	3.5分鐘
塊狀		反應較慢,火星紅亮但木條未復燃	30分鐘

①寫出H₂O₂反應的化學方程式                                       。
②實驗結果說明催化劑作用的大小與                      有關。
（2）取三份含有等量H₂O₂，但質量分數不同的雙氧水，分別向其中加入1克MnO₂粉末。測定結果如下：

雙氧水體積	操作情況	反應完成所需的時間	收集到氣體體積	反應后液體溫度
a1%的150mL		11分鐘	539mL	24℃
a2%的15mL	混合不振蕩	1分20秒	553mL	56℃
a3%的7.5mL		9秒	562mL	67℃

請簡要說明：
①反應完成所需的時間不同的原因                                    。
②反應后液體溫度不同的原因                                        。
③收集到氣體體積不同的原因                                        。
（3）向含有酚酞的NaOH稀溶液中，逐滴滴入10%的雙氧水，紅色褪去。
①已知雙氧水顯弱酸性，試寫出H₂O₂的電離方程式：                     。
②小組討論紅色褪去的原因時，甲同學認為是雙氧水顯酸性所致；乙同學認為是雙氧水有較強氧化性所致。請你設計一個簡單實驗來說明是甲對還是乙對。（簡要文字說明)

Answer 1

（每空2分，共14分）
（1）①
②催化劑的表面積（聚集狀態）
（2）①溶液質量分數不同，液體溫度不同
②反應放熱相同，但液體的量不同
③液體的量不同，液體溫度不同（影響氣體在溶液中的溶解量）
（3）①H₂O₂HO₂^－＋H^＋（H₂O₂HOO^－＋H^＋）
②在褪色溶液中再逐滴加入NaOH溶液，若紅色恢復說明甲對，若紅色不恢得則說明乙對

（1）①雙氧水在催化劑的作用下，分解生成氧氣，反應的方程式是2H₂O₂2H₂O＋O₂↑。
②根據反應完成所需的時間課判斷，催化劑作用的大小與催化劑的表面積（聚集狀態）有關系。
（2）①由于溶液的質量分數不同，同時溶液的溫度不同，從而導致反應速率不同，所以反應完成所需的時間不同。
②由于雙氧水的質量相同，所以反應放出熱量相同，但液體的量不同，所以溶液的溫度是不同的。
③由于液體的量不同，且液體溫度不同，從而影響氣體在溶液中的溶解量，所以收集到的氧氣是不同的。
（3）①雙氧水可以看作是二元弱酸，電離是分步的，即H₂O₂HO₂^－＋H^＋（H₂O₂HOO^－＋H^＋）。
②如果是雙氧水有較強氧化性所致，則再加入氫氧化鈉溶液，是不能顯紅色的，加粗可以鑒別，即在褪色溶液中再逐滴加入NaOH溶液，若紅色恢復說明甲對，若紅色不恢得則說明乙對。