Question

（2012?长宁区二模）某课外小组研究“影响H₂O₂生成O₂反应速率的因素”的课题．通过查阅资料，他们提出如下猜想．
提出猜想：催化剂和反应物浓度都会影响H₂O₂生成O₂的反应速率
实验过程：实验装置如图：
实验操作：检查装置的气密性良好．将分液漏斗中的液体加入锥形瓶中，立即收集一瓶放出的气体．
实验记录：

实验编号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
反应物	5%H2O250mL	5%H2O2 50mL	3%H2O250mL
加入固体	0.5gCuO	0.5gMnO2	0.5gMnO2
收集等体积O2所需时间	105s	45s	78s

①实验Ⅱ中加入H₂O₂溶液的体积为

50

mL；
②充分反应后，将实验Ⅱ中剩余物质里的MnO₂提取的方法是

过滤

；
结论：该探究过程得出的结论是

使用催化剂和增大双氧水的浓度都会加快反应速率

；
反思：H₂O₂在常温加入MnO₂后反应速率加快．小敏提出，为了更好的证明二氧化锰是否对H₂O₂ 生成O₂的反应速率有影响，还应该增加一组对比实验．该实验选用的药品和用量为

50mL5%双氧水（加催化剂）或50mL5%双氧水（不加催化剂）

；
实验拓展：小敏用收集的气体进行氧气的性质实验．
①铁丝在氧气中燃烧，其反应的化学方程式为

3Fe+2O₂

点燃

Fe₃O₄

；
②小敏发现用收集的气体进行铁丝燃烧实验时，没有产生明显的火星四射现象．造成这种结果的可能原因是

收集的氧气不纯．因为在加入双氧水后立即就收集，首先排出的是锥形瓶内的空气，使收集的气体中氧气的纯度不高，导致实验现象不明显

．
兴趣实验：小鸣欲对家中一瓶久置的过氧化氢溶液进行研究：
测定该溶液的溶质质量分数．他取出该溶液68g，加入适量二氧化锰，充分反应后生成O₂的物质的量与反应时间的关系如图．计算该过氧化氢溶液的溶质质量分数．

3%

（通过化学方程式计算）

Answer 1

分析：【实验记录】从实验记录Ⅰ和Ⅱ中看出若利用相同浓度双氧水，加入不同物质作催化剂时的情况，表明影响化学反应速率的催化剂因素，要设计合理的对比试验，必须固定一个量而另一个量不同来得结论；
②除了反应物的浓度，催化剂对反应快慢可能也有影响．设计合理的对比试验，利用相同同质量分数的过氧化氢溶液，创设其他条件相同的情况下进行反应速度的探究．
【实验拓展】①根据铁与氧气在点燃的条件下生成四氧化三铁来书写化学反应方程式；
②根据气体收集需要注意事项分析；
【兴趣实验】根据化学反应方程式进行计算即可．

解答：解：实验记录：①、②学会设计合理的对比试验，利用相同质量分数的过氧化氢溶液，创设催化剂不同的情况下进行反应速度快慢的探究，从而得出结论；
[实验拓展]①铁+氧气

点燃

四氧化三铁；
②用收集的气体进行铁丝燃烧实验时，没有产生明显的火星四射现象．造成这种结果的可能原因是所收集到的氧气的不纯，含有其他杂质气体；
③根据图示所示的生成氧气的体积计算所需要的过氧化氢的质量，然后求得过氧化氢的质量分数．
解：设需要过氧化氢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%．
故答案为：50；过滤；使用催化剂和增大双氧水的浓度都会加快反应速率；3Fe+2O₂

点燃

Fe₃O₄； 收集的氧气不纯．因为在加入双氧水后立即就收集，首先排出的是锥形瓶内的空气，使收集的气体中氧气的纯度不高，导致实验现象不明显；3%．

点评：本题考查知识点比较多：包括过氧化氢制取氧气的原理、氧气的检验、以及探究影响化学反应速率的因素、根据实验需要设计合理的对比试验等内容，并且考查学生分析问题和解决问题的能力．