Question

【题目】某小组同学在用过氧化氢溶液与MnO2制取氧气的过程中，发现反应的速率很慢，产生的气泡很少。为此，他们进行了如下探究：

（猜想与假设）

①速度慢、气泡少可能与过氧化氢溶液的浓度有关。

②速度慢、气泡少可能与MnO2的质量有关。

（进行实验）

根据图甲进行如下实验。

实验1：用26mg MnO2与5mL不同浓度过氧化氢溶液进行实验，压强变化如乙图1。

实验2：用5mL 1.5%过氧化氢溶液与不同质量MnO2进行实验，压强变化如乙图2。

（解释与结论）

（1）过氧化氢溶液制取氧气的化学方程式为_______________。

（2）实验1得到的结论是___________________________。实验2的目的是_________。

欲得出“MnO2对过氧化氢分解有催化作用”的结论，需要对比____________。（简要的写出实验设想）

（3）小组同学通过互联网得知：多种物质能催化过氧化氢的分解。

（实验探究）

实验证明，CuSO4溶液也能显著加快过氧化氢的分解，CuSO4溶液主要含有三种粒子（H2O、Cu2+、SO42﹣ ），稀硫酸中含有三种粒子（H2O、H+、SO42﹣ ）为了进一步探究CuSO4，溶液中哪种粒子能起催化作用，小组同学作了以下分析和设计。

①小组同学认为最不可能的是H2O，他们的理由是____________。

②要说明另外的两种粒子是否起到催化作用，小组同学设计了如下实验，完成探究活动。

实验步骤	实验现象	结论
a 取一支试管加入5mL 5%过氧化氢溶液，然后加入2﹣3滴稀硫酸	溶液几乎没有 气泡放出	验证明，起催化作用的是______。
b．另取一支试管加入5mL 5%过氧化氢溶液，然后加入2﹣3滴硫酸铜溶液	溶液中有大量气泡放出

（反思与评价）

（4）小组同学在进行实验1和2制取氧气过程中，发现反应的速度很慢，产生的气泡很少的原因可能是__________、_________。

（5）利用图甲装置探究“温度对过氧化氢分解速率”的影响，是否合理？_____。理由是________。

Answer 1

【答案】2H2O22H2O+O2↑。其他条件相同的情况下，过氧化氢的浓度越大，反应越快；其他条件相同的情况下，二氧化锰质量对过氧化氢分解速率的影响；过氧化氢质量分数相同，加和不加二氧化锰的两种情况下压强变化的情况。过氧化氢溶液中含有水；Cu2+；过氧化氢的浓度低；催化剂的量太少。：不合理；水受热转化为水蒸气导致气压变化。

【解析】

（1）过氧化氢溶液与MnO2制取氧气，是过氧化氢在二氧化锰的催化下生成水和氧气，反应方程式为2H2O22H2O+O2↑。

（2）根据实验1对应的图标可以看出，在相同的时间内，质量分数越大的过氧化氢容易导致装置内的压强越大，也就是生成的氧气越多，即反应越快，所以实验1得到的结论是其他条件相同的情况下，过氧化氢的浓度越大，反应越快。根据实验2对应的图标可以看出，在相同的时间内，加入的二氧化锰的质量越大的过氧化氢容易导致装置内的压强越大，也就是生成的氧气越多，即反应越快，实验2的目的是其他条件相同的情况下，二氧化锰越多反应越快；欲得出“MnO2对过氧化氢分解有催化作用”的结论，需要对比过氧化氢质量分数相同，而加和不加二氧化锰的两种情况下压强变化的情况。

（3）①催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变；某同学认为最不可能的是H2O，他的理由是过氧化氢溶液中含有水；②溶液中稀硫酸以氢离子和硫酸根离子的形式存在，当加入稀硫酸后，溶液几乎没有气泡冒出，说明氢离子和硫酸根离子对过氧化氢没有催化作用；硫酸铜溶液中溶质以硫酸根离子和铜离子的形式存在，当加入 过氧化氢溶液中后，溶液中有大量的气泡冒出，说明起到了催化作用，由ab对比实验可知，其催化作用的是铜离子。

（4）小组同学在进行实验1和2制取氧气过程中，发现反应的速度很慢，产生的气泡很少，这可能是过氧化氢的浓度低或催化剂的量太少造成的。

（5）过氧化氢分解放热，水受热转化为水蒸气造成气压改变，所以不能利用图甲装置探究“温度对过氧化氢分解速率”的影响；