Question

 “分解過氧化氫制氧氣的反應中二氧化錳的催化作用”，以及“尋找新的催化劑”研究性實驗，引起了化學探究小組的興趣。

【實驗探究一】氧化鐵能否作過氧化氫溶液分解的催化劑？如果能，催化效果如何?

實驗步驟                                                                                                               實驗現象

I.分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入A、B 兩支試管中，向A試管中加入ag氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星木條，觀察現象。                                                                                                           A試管中產生氣泡，帶火星木條復燃，B試管中無明顯現象

II.待A試管中沒有現象發生時，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復多次試驗，觀察現象。         試管中均產生氣泡，帶火星木條均復燃

III.將實驗II中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質量仍為ag。    

IV分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入C、D 兩支試管中，向C試管中加入ag氧化鐵粉末，向D試管中加入ag二氧化錳粉末，觀察現象。                                                                                                                       

【實驗結論】

（1）由實驗Ⅰ你可以得出的結論是                                                  ；

（2）實驗II、III證明：氧化鐵的               和                 在反應前后均沒有發生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；

（3）寫出氧化鐵催化過氧化氫分解的符號表達式                                     ；

【實驗評價】

（4）若實驗IV觀察到D試管中產生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結論是                                                     。

【實驗探究二】影響化學反應的速率除了催化劑以外，還有其它因素嗎？以下是另一實驗小組探究影響反應速率部分因素的相關實驗數據。

實驗序號	H2O2溶 液濃度%	H2O2溶液體積/mL	溫度℃	MnO2的用量/g	收集氧氣的體積/mL	反應所需 的時間/s
①	5	1	20	0.1	4	16.75
②	15	1	20	0.1	4	6.04
③	30	5	35	0	2	49.21
④	30	5	55	0	2	10.76

 

（5）通過實驗①和②對比可知，化學反應速率還與          有關；從實驗         和        對比可知，化學反應速率與溫度的關系是：                                  ；

（6）化學反應的實質是微觀粒子相互接觸、碰撞的結果，化學反應速率與微觀粒子的概率有關。試從微觀角度解釋“反應物濃度越大，化學反應速率越快”的原因是：                          。

 

Answer 1

【答案】

（1）氧化鐵能加快過氧化氫分解的反應速率

（2）化學性質 質量

（3）H₂O₂ H₂O + O₂

（4）二氧化錳催化效果比氧化鐵好

（5）反應物濃度（或濃度）③和④溫度越高，化學反應速率越快

（6）反應物濃度越大，單位體積的反應物中含有的粒子數越多，粒子間碰撞的概率越大，化學反應速率越快

【解析】

試題分析：（1）通過對比實驗，說明氧化鐵確實改變了過氧化氫分解的速率。

（2）實驗Ⅱ說明氧化鐵仍能對過氧化氫的分解起加快作用，說明其化學性質沒有發生改變。實驗Ⅲ通過兩次稱量，說明其質量在反應前后并沒有發生改變。

（3）這個反應和二氧化錳作催化劑時的反應一樣，只需將催化劑由二氧化錳轉換成氧化鐵即可。反應的化符號表達式為：H₂O₂H₂O + O₂

（4）由于D試管中用的是二氧化錳，若實驗IV觀察到D試管中產生氣泡的速率更快，可以得到的結論是二氧化錳催化效果比氧化鐵好。

（5）實驗①和②中唯一的不同是過氧化氫溶液的濃度，所以我們可以得出反應速率還與反應物的濃度有關。要得出化學反應速率與溫度的關系，只需找到溫度不同而其他條件完全相同的兩個實驗作對比，觀察表格，容易發現實驗③和④符合我們的要求，且它們之間的關系是：溫度越高，化學反應速率越快。

（6）根據題目信息“化學反應的實質是微觀粒子相互接觸、碰撞的結果”，不難理解得出：反應物濃度越大，單位體積的反應物中含有的粒子數越多，粒子間碰撞的概率越大，化學反應速率越快。

考點：催化劑概念的理解，化學反應速率影響因素的探究