Question

【題目】氧化劑H2O2在反應時不產生污染物，被稱為綠色氧化劑，因而受到人們越來越多的關注。

Ⅰ. 某實驗小組以H2O2分解為例，探究濃度、催化劑、溶液酸堿性對反應速率的影響。在常溫下按照下表所示的方案完成實驗。

實驗編號	反應物	催化劑
①	10 mL 2% H2O2溶液	無
②	10 mL 5% H2O2溶液	無
③	10 mL 5% H2O2溶液+1 mL H2O	1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液
④	10 mL 5% H2O2溶液+1 mL HCl溶液	1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液
⑤	10 mL 5% H2O2溶液+1 mL NaOH溶液	1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液

（1）實驗①和②的目的是___。同學們進行實驗時沒有觀察到明顯現象而無法得出結論。資料顯示，通常條件下H2O2穩定，不易分解。為了達到實驗目的，你對原實驗方案的改進方法是__________(寫出一種即可)。

（2）實驗③、④、⑤中，測得生成氧氣的體積隨時間變化如圖1所示。分析該圖能夠得出的實驗結論是____。

Ⅱ. MnO2對H2O2的分解有催化作用，某實驗小組對H2O2的分解做了如下探究。下表是該實驗小組研究影響H2O2分解速率的因素時記錄的一組數據，將狀態不同的0.1 g MnO2分別加入盛有50 mL等濃度的H2O2溶液的大試管中，并用帶火星的木條測試，結果如下：

MnO2狀態	觸摸試管情況	觀察結果	反應完成所需時間
粉末狀	很燙	劇烈反應，帶火星的木條復燃	4 min
塊狀	微熱	反應較慢，火星紅亮但木條未復燃	30 min

（1）寫出大試管中發生反應的化學方程式：__，該反應是____反應(填“放熱”或“吸熱”)。

（2）實驗結果表明，催化劑的催化效果與____有關。

（3）實驗過程中放出氣體的體積(標準狀況)和時間的關系如圖3所示。解釋反應速率變化的原因：__，計算H2O2的初始物質的量濃度為____。(保留兩位有效數字)

Answer 1

【答案】探究反應物濃度對反應速率的影響 向反應物中加入等量同種催化劑(或將盛有反應物的試管放入同一熱水浴中) 堿性環境能增大H2O2的分解速率，酸性環境能減小H2O2的分解速率 2H2O22H2O+O2↑ 放熱 催化劑的接觸面積 隨著反應的進行，反應物濃度減小，反應速率減慢 0.11 mol·L-1

【解析】

Ⅰ.（1）實驗①和②的濃度不同；為了便于比較，應在相同的條件下利用一個變量來比較；
（2）由圖可知，⑤的反應速率最大，④的反應速率最小，以此來解答；

Ⅱ. （1）二氧化錳是過氧化氫分解的催化劑，由帶火星木條復燃，可知產物，由此可寫出方程式；由實驗現象可知，反應放熱還是吸熱；
（2）由實驗現象可知催化劑作用大小的影響因素；

（3）隨著反應的進行，反應物的濃度不斷減小，據此分析原因；根據圖象可以看出H2O2完全反應放出60 mL O2，根據化學方程式進行計算。

Ⅰ. (1)實驗①和②的濃度不同，則該實驗的目的為探究反應物濃度對化學反應速率的影響；為了便于比較，應在相同的條件下利用一個變量來比較，則向反應物中加入等量同種催化劑(或將盛有反應物的試管放入同一熱水浴中)；

(2)由圖可知，⑤的反應速率最大，④的反應速率最小，結合實驗方案可知，堿性環境能增大H2O2分解的速率，在酸性環境能減小H2O2分解的速率；

Ⅱ. （1）H2O2在二氧化錳作用下發生反應的化學反應方程式為：2H2O22H2O+O2↑

；根據觸摸試管的感覺可知，該反應為放熱反應；

（2）因在其他條件相同時，粉末狀二氧化錳比塊狀二氧化錳反應所需時間短，說明催化劑的接觸面積對反應速率有影響，故答案為：催化劑的接觸面積；

（3）濃度越大，反應速率越大，反之越小，隨著反應進行，反應物的濃度逐漸減小，則速率逐漸減�。桓鶕�圖象可以看出H2O2完全反應放出60 mL O2，H2O2的分解反應為2H2O22H2O+O2↑，則：n（H2O2）=≈0.00536 mol，
所以H2O2的初始物質的量濃度為：c（H2O2）=≈0.11 mol/L，

故答案為：隨著反應的進行，反應物濃度減小，反應速率減慢；0.11 mol·L-1。