Question

1．某化学兴趣小组对用过氧化氢分解生成水和氧气的实验条件进行探究．
【提出问题】哪些因素可能影响该反应的反应速率？
【查阅资料】影响化学反应速率的因素：
①主要因素：反应物本身的性质；
②外界因素：温度，浓度，压强，催化剂，光，激光，反应物颗粒大小，反应物之间的接触面积和反应物状态；
③另外，x射线，γ射线也会影响化学反应速率．
【作出猜想】下面是小组内三位同学所做的猜想，请你完成小丽的猜想．
小红同学：H₂O₂溶液的浓度可能影响该反应的反应速率．
小明同学：催化剂（MnO₂）的用量可能影响该反应的反应速率．
小丽同学：我认为（1）温度可能影响该反应的反应速率．
【实验验证】
（2）小红同学的实验是：每次均取10mL30%的H₂O₂溶液，然后稀释成不同浓度的溶液进行实验，测定各次收集到100mL氧气时所用的时间，记录数据如表：（其他实验条件：温度、催化剂用量等均相同）

实验次序	1	2	3	4	5
H2O2溶液浓度	1%	5%	15%	25%	30%
所用时间（秒）	660	205	25	4	3

请你分析回答：H₂O₂溶液的浓度对过氧化氢分解制氧气反应速率有什么影响？H₂O₂溶液的浓度越大，过氧化氢分解制氧气反应速率越快
（3）小明同学的实验是：每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同量MnO₂粉末做催化剂，测定各次收集到500mL氧气时所用的时间，结果如表：（其他实验条件：过氧化氢溶液浓度、温度等均相同）
请你分析回答：该反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；

实验次序	1	2	3	4	5
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
所用时间（秒）	8	5	3	2	2

催化剂MnO₂的用量对过氧化氢分解制氧气反应速率有什么影响？在一定范围内，催化剂（MnO₂）的用量越多，反应速率越快
（4）．如果你是小丽同学，在验证你的猜想时，你的实验方案是：分别在20℃、40℃条件下，向等浓度、等体积的过氧化氢溶液中，加入等质量的二氧化锰粉末，测量各收集一瓶等体积氧气所需要的时间
每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同温度，测定各次收集到500mL氧气时所用的时间，结果如表：（过氧化氢质量分数、催化剂等均相同）

实验次序	1	2	3
过氧化氢的质量分数	10%	10%	10%
反应温度控制（℃）	10	30	50
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.2	0.2
所用时间（秒）

．

Answer 1

分析 反应的变量控制，在于过程中要对研究要素之外的数据保持不变，只有研究的要素本身可以改变．

解答 解：猜想中由于信息中提示温度、质量分数以及催化剂的量都影响反应速率，所以提出猜想时就有温度要素的影响．所以小丽的猜想可以是温度对反应的影响
（2）小红同学的实验：从数据可以看出温度、催化剂用量等均相同时，过氧化氢的质量分数越大，反应越快．（在给定质量分数时差距要明显，成倍变化，这样引起的结果可能会明显．）
（3）小明同学的实验：过氧化氢溶液浓度、温度等均相同，加入的二氧化锰量逐渐增加的时候，反应越快，但是当增加到一定程度时，速度不再加快（取决于催化剂和反应物的接触面积，开始是接触越来越充分，但是随着二氧化锰增加到一定程度时，由于过氧化氢是一定的，所以反而反应速度不再加快，甚至可能要减慢，也就是反应的速度影响有一定的限度，不会无限加快）．反应时过氧化氢在二氧化锰的催化下生成水和氧气，化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（4）小丽同学的猜想时温度的影响，设定温度要有明显的差别，其余要素控制要相同．
简单可以描述为：分别在20℃、40℃条件下，向等浓度、等体积的过氧化氢溶液中，加入等质量的二氧化锰粉末，测量各收集一瓶等体积氧气所需要的时间 （其他合理答案均可）．也可以参照上面采取如下实验过程：
每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同温度，测定各次收集到500mL氧气时所用的时间，结果如表：（过氧化氢质量分数、催化剂等均相同）

实验次序	1	2	3
过氧化氢的质量分数	10%	10%	10%
反应温度控制（℃）	10	30	50
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.2	0.2
所用时间（秒）

故答案为：
（1）温度（催化剂的种类等其他合理答案均可）
（2）H₂O₂溶液的浓度越大，反应速率越快
（3）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；在一定范围内，催化剂（MnO₂）的用量越多，反应速率越快
（4）分别在20℃、40℃条件下，向等浓度、等体积的过氧化氢溶液中，加入等质量的二氧化锰粉末，测量各收集一瓶等体积氧气所需要的时间 （其他合理答案均可）也可以细化为：
每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同温度，测定各次收集到500mL氧气时所用的时间，结果如表：（过氧化氢质量分数、催化剂等均相同）

实验次序	1	2	3
过氧化氢的质量分数	10%	10%	10%
反应温度控制（℃）	10	30	50
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.2	0.2
所用时间（秒）

点评 实验设计探究变量时，要注意保持探究要素外的所有变量保持不变，另外就是探究的变量要有明显的区别，不能差距太小，否则可能引起的变化太，影响结果