Question

科学兴趣小组在学习用双氧水制取氧气的过程，进行了如下的一系列实验，请参与探究：
探究活动一：用过氧化氢制氧气时，事先在锥形瓶中加水的作用
【猜想与假设】猜想1：加水可以起到稀释的作用，使反应速度变缓．
猜想2：…
【设计实验】并根据猜想进行了实验：每次取15毫升15%的过氧化氢溶液，稀释成不同溶质质量分数，在其他条件相同的情况下进行实验．记录数据如下：

实  验	1	2	3	4	5
过氧化氢溶液浓度	1%	3%	5%	10%	15%
MnO2粉末用量/克	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
收集到500mL气体时所用时间/秒	560	186	103	35	12
反应后液体温度/℃	26	38	43	59	71

（1）实验室用过氧化氢制氧气的化学方程式是

 

．
（2）过氧化氢溶液的浓度对反应速度有怎样的影响？

 

．
（3）根据表中数据可知，该同学的猜想2是：加水可以

 

．
探究活动二：二氧化锰催化过氧化氢分解的探究
【提出问题】…
【设计实验方案】
（1）选择装置并检查气密性．
（2）称取0.1克的二氧化锰粉末加入容器中．
（3）量取50毫升浓度约1%的过氧化氢溶液加入容器中，记录一定时间内收集到的气体体积．
（4）改变二氧化锰的质量，重复上述实验，记录数据如下．

时间/秒	生成氧气的体积/毫升
	0.1克MnO2	0.2克MnO2	0.3克MnO2	0.4克MnO2
40	49	61	75	86
80	77	87	90	92
120	89	92	92	92
160	92	92	92	92

①本实验探究的问题是：

 

．
②实验中除了量筒外，还需要用到的测量仪器有：

 

．
③为完成本实验，应选择下图气体发生和收集装置中的组合是

 

（选填序号）

Answer 1

考点：实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素,实验室制取氧气的反应原理,氧气的制取装置,氧气的收集方法,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：【设计实验】
（1）依据双氧水分解制氧气的产物及条件书写方程式即可；
（2）分析表中的数据要研究一种条件对化学反应的影响，就要保持其它条件不变，只改变要研究的条件，观察对其对实验结果的影响，由表中收集到500ml气体所用时间的长短可得到解答．
（3）依据过氧化氢溶质质量分数越低反应后溶液的温度也越低，可猜想加入水时可能对反应后溶液有降温作用；
【设计实验方案】
（1）根据（二）、（三）所用物质和（四）中提供的数据进行推测；
（2）根据实验中要称取二氧化锰，并要计时分析所需测量仪器；
（3）根据过氧化氢溶液和二氧化锰反应是固体和液体的不加热反应选择发生装置；根据氧气的密度和溶水性选择收集装置．

解答：解：（1）双氧水在二氧化锰做催化剂的情况下可分解生成水和氧气，其方程式为：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
（2）由表中数据可知，其它条件不变的情况下，双氧水溶质质量分数越高生成500mL氧气所用的时间越短，即反应速度越快，但反应所用的时间与溶质质量分数不成比例，所以此规律因该是在一定范围内成立；
（3）由表中数据可知，溶质质量分数越小的过氧化氢溶液反应后溶液的温度越低，即加水越多反应后溶液的温度越低，所以可猜测加水可以对溶液降温；
【设计实验方案】
（1）从题干中提供的信息可知，所用过氧化氢溶液的量和质量分数都是相同的，只是三次加入的二氧化锰的量不同，并且记录了在不同量二氧化锰的条件下，不同时间生成的氧气的量．可见此实验探究达到问题是：二氧化锰的质量对过氧化氢分解快慢的影响．
（2）实验中要称取二氧化锰，所以要用到天平；并要计时，所以用秒表．
（3）过氧化氢溶液和二氧化锰反应是固体和液体的不加热反应，可用装置②完成；氧气密度大于空气密度，并且不易溶于水，所以可用向上排空气法和排水法收集，要记录一定时间内收集到的气体体积，所以用②⑤合适．
故答案为：
【设计实验】
（1）2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；
（2）一定范围内，过氧化氢溶质质量分数越大反应速度越快；
（3）给溶液降温；
【设计实验方案】
（1）二氧化锰的质量对过氧化氢分解快慢的影响．
（2）天平、或秒表．
（3）②⑤．

点评：本题通过对比实验结果的分析，找到事物的内在联系，考查了学生分析问题的能力，同时也是对影响反应速率因素这一知识点的重点考查．此题是对双氧水制氧气的探究，分析时采用控制变量的方法对问题进行分析是解决此类题常用的方式；