Question

15．甲、乙兩化學(xué)興趣小組用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過測定產(chǎn)生相同體積氧氣所用時(shí)間的長短來探究影響H₂O₂分解速率的因素．
（1）甲組：按如下設(shè)計(jì)的方案實(shí)驗(yàn)，請完成表1：

實(shí)驗(yàn)編號	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>	溫度	催化劑	濃度
Ⅰ	探究溶液的濃度對H2O2分解速率的影響	25℃	0.2gMnO2	10mL　4%H2O2
Ⅱ		25℃	0.2gMnO2	10mL　8%H2O2

（2）乙組：按如下設(shè)計(jì)的方案實(shí)驗(yàn)，請完成表2：

實(shí)驗(yàn)編號	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>	溫度	催化劑	濃度	實(shí)驗(yàn)時(shí)溶液 酸堿度
Ⅰ	探究溶液的酸堿性 對H2O2分解速率的影響	25℃	0.2gMnO2	0mL　8%H2O2	pH=10.0
Ⅱ		25℃	0.2gMnO2	0mL　8%O2	pH=4.0

（3）甲、乙兩小組通過數(shù)次實(shí)驗(yàn)得出如圖2所示的數(shù)據(jù)，請回答下列問題：
①從甲組實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)可知：H₂O₂濃度越大，分解速率越快．
②由乙組研究的影響H₂O₂分解因素的數(shù)據(jù)分析：相同條件下，H₂O₂在堿性（填“酸性”或“堿性”）環(huán)境下放出氣體速率較快；寫出H₂O₂分解的化學(xué)反應(yīng)方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O．
【發(fā)現(xiàn)問題】實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，H₂O₂溶液的溫度為25℃；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，溶液的溫度明顯升高．說明H₂O₂分解是放熱（選填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)．
【注意：若答對第（5）小題將獎(jiǎng)勵(lì) 4分，化學(xué)卷總分不超過60分】
【反思運(yùn)用】同學(xué)們經(jīng)過討論、交流和網(wǎng)上搜資料，提出下面兩種制取H₂O₂液的方 法：
①用Na₂O₂（過氧化鈉）與 H₂SO₄溶液作反應(yīng)物，反應(yīng)時(shí)將溫度控制在-5～+5℃范圍，生成的Na₂SO₄，會(huì)以
Na₂SO₄•10H₂O晶體的形式析出，反應(yīng)原理為 Na₂O₂+H₂S0₄+10H₂O═NaSO₄•10H₂O+H₂0，制取時(shí)Na₂O₂的量不能過量，因?yàn)镹a₂O₂與水反應(yīng)會(huì)生成NaOH．若Na₂O₂過量會(huì)造成（在堿性環(huán)境中）生成的過氧化氫分解．
②用BaO₂（過氧化鋇）與H₂SO₄溶液作反應(yīng)物．在常溫下就可反應(yīng)生成H₂O₂，試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂．方法“②”比方法“①”更易操作，理由是方法①要控制好反應(yīng)的溫度，才能使Na₂SO₄•10H₂O晶體析出，而方法②生成的硫酸鋇是沉淀，容易與過氧化氫溶液分離．

Answer 1

分析 （1）對照實(shí)驗(yàn)要控制只能有一個(gè)變量，此變量為H₂O₂的濃度，則催化劑、溫度應(yīng)保持一致；
（2）對照實(shí)驗(yàn)要控制只能有一個(gè)變量，此變量為溶液的酸堿度，則其他量保持一致；
（3）①在體積-時(shí)間圖，斜率即可代表化學(xué)反應(yīng)速率，根據(jù)坐標(biāo)得出結(jié)論；
②由乙組研究的酸、堿對H₂O₂分解影響因素的數(shù)據(jù)分析可知堿性越強(qiáng)，由圖可知堿性強(qiáng)分解速率越快，

解答 解：（1）由甲組兩個(gè)實(shí)驗(yàn)對比可以看出實(shí)驗(yàn)Ⅱ中催化劑與實(shí)驗(yàn)Ⅰ中的相同，而過氧化氫濃度不同，因此甲組的實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑樘骄繚舛葘λ俾实挠绊�；故填：溶液的濃度�?br />（2）由乙組兩個(gè)實(shí)驗(yàn)對比可以看出實(shí)驗(yàn)Ⅱ中催化劑與實(shí)驗(yàn)Ⅰ中的相同，過氧化氫濃度相同，但是溶液的酸堿度不同，因此乙組的實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑樘骄咳芤旱乃釅A性對速率的影響；故填：溶液的酸堿性；
（3）①由圖象可知在體積-時(shí)間圖，斜率即可代表化學(xué)反應(yīng)速率，由甲組實(shí)驗(yàn)兩條曲線可知，甲組實(shí)驗(yàn)Ⅱ斜率大，因此H₂O₂的濃度越大分解速率越快；故填：越快；
②由乙組研究的酸、堿對H₂O₂分解影響因素的數(shù)據(jù)分析可知堿性越強(qiáng)，放出氣體的速率越快；故填：堿性；
H₂O₂在MnO₂催化下分解生成水和氧氣，化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O；
【發(fā)現(xiàn)問題】反應(yīng)結(jié)束后，溫度有所升高，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；故填：放熱；
【反思運(yùn)用】①Na₂O₂過量會(huì)生成氫氧化鈉，在堿性環(huán)境中過氧化氫會(huì)分解；故填：（在堿性環(huán)境中）生成的過氧化氫分解；
②由乙組研究的酸、堿對H₂O₂分解影響因素的數(shù)據(jù)分析可知堿性越強(qiáng)，放出氣體的速率越快，由題意知Ba0₂固體與H₂SO₄溶液反應(yīng)制H₂0₂的反應(yīng)物為Ba0₂和H₂SO₄，產(chǎn)物為H₂0₂，根據(jù)原子守恒可知另一種產(chǎn)物為硫酸鋇，即：Ba0₂+H₂SO₄=H₂0₂+BaSO₄↓，由圖可知酸性條件下，H₂0₂分解的速率慢．
故填：BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂；方法①要控制好反應(yīng)的溫度，才能使Na₂SO₄•10H₂O晶體析出，而方法②生成的硫酸鋇是沉淀，容易與過氧化氫溶液分離．

點(diǎn)評 本題考查了影響實(shí)驗(yàn)速率的因素的探究，要合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，規(guī)范進(jìn)行探究，才能獲得正確的信息，難度適中．