Question

（2012?長寧區二模）某課外小組研究“影響H₂O₂生成O₂反應速率的因素”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的反應速率
實驗過程：實驗裝置如圖：
實驗操作：檢查裝置的氣密性良好．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	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
反應物	5%H2O250mL	5%H2O2 50mL	3%H2O250mL
加入固體	0.5gCuO	0.5gMnO2	0.5gMnO2
收集等體積O2所需時間	105s	45s	78s

①實驗Ⅱ中加入H₂O₂溶液的體積為

50

mL；
②充分反應后，將實驗Ⅱ中剩余物質里的MnO₂提取的方法是

過濾

；
結論：該探究過程得出的結論是

使用催化劑和增大雙氧水的濃度都會加快反應速率

；
反思：H₂O₂在常溫加入MnO₂后反應速率加快．小敏提出，為了更好的證明二氧化錳是否對H₂O₂ 生成O₂的反應速率有影響，還應該增加一組對比實驗．該實驗選用的藥品和用量為

50mL5%雙氧水（加催化劑）或50mL5%雙氧水（不加催化劑）

；
實驗拓展：小敏用收集的氣體進行氧氣的性質實驗．
①鐵絲在氧氣中燃燒，其反應的化學方程式為

3Fe+2O₂

點燃

Fe₃O₄

；
②小敏發現用收集的氣體進行鐵絲燃燒實驗時，沒有產生明顯的火星四射現象．造成這種結果的可能原因是

收集的氧氣不純．因為在加入雙氧水后立即就收集，首先排出的是錐形瓶內的空氣，使收集的氣體中氧氣的純度不高，導致實驗現象不明顯

．
興趣實驗：小鳴欲對家中一瓶久置的過氧化氫溶液進行研究：
測定該溶液的溶質質量分數．他取出該溶液68g，加入適量二氧化錳，充分反應后生成O₂的物質的量與反應時間的關系如圖．計算該過氧化氫溶液的溶質質量分數．

3%

（通過化學方程式計算）

Answer 1

分析：【實驗記錄】從實驗記錄Ⅰ和Ⅱ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；
②除了反應物的濃度，催化劑對反應快慢可能也有影響．設計合理的對比試驗，利用相同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．
【實驗拓展】①根據鐵與氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵來書寫化學反應方程式；
②根據氣體收集需要注意事項分析；
【興趣實驗】根據化學反應方程式進行計算即可．

解答：解：實驗記錄：①、②學會設計合理的對比試驗，利用相同質量分數的過氧化氫溶液，創設催化劑不同的情況下進行反應速度快慢的探究，從而得出結論；
[實驗拓展]①鐵+氧氣

點燃

四氧化三鐵；
②用收集的氣體進行鐵絲燃燒實驗時，沒有產生明顯的火星四射現象．造成這種結果的可能原因是所收集到的氧氣的不純，含有其他雜質氣體；
③根據圖示所示的生成氧氣的體積計算所需要的過氧化氫的質量，然后求得過氧化氫的質量分數．
解：設需要過氧化氫xmol．
2H₂O₂

MnO2

2H₂O+O₂↑
  2              1
  xmol           0.03mol

2

xmol

=

1

0.03mol

，
解得，x=0.06，
H₂O₂%=

0.06mol×34g/mol

68g

×100%=3%．
故答案為：50；過濾；使用催化劑和增大雙氧水的濃度都會加快反應速率；3Fe+2O₂

點燃

Fe₃O₄； 收集的氧氣不純．因為在加入雙氧水后立即就收集，首先排出的是錐形瓶內的空氣，使收集的氣體中氧氣的純度不高，導致實驗現象不明顯；3%．

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．