Question

【題目】某校化學興趣小組將用剩的過氧化氫溶液倒入放有生銹鐵釘的廢液缸中，發現產生了大量的氣泡，經檢驗此氣體為氧氣．根據學過的知識初步判斷，是生銹鐵釘中的某種物質加快了過氧化氫的分解，那么究竟是哪種物質加快了過氧化氫的分解速率？請你參與他們的研究，分享和體驗探究實驗的快樂．

（猜想與假設）

甲同學：鐵釘表面的氧化鐵加快了H2O2的溶液分解。

乙同學：鐵釘里的________加快了H2O2的溶液分解。

（設計方案和實驗） 完成下列表：________、________、________

（反思與評價） 丁同學仔細觀察“方案二”中一直沒有現象的試管，過了一段時間后發現試管中也產生了氣體，丁同學對此現象進行深入思考和分析，得出可能的原因，你能想出其中的原因嗎？____________

某小組同學設計并進行實驗，探究影響過氧化氫分解速率的因素。（實驗裝置如圖所示，夾持儀器已略去）

（猜想與假設）影響過氧化氫分解速率的因素可能有溫度、溶液的濃度、催化劑種類。

（實驗記錄）同學們進行6組實驗，實驗記錄如下：

（解釋與結論）

（1）實驗②中應加入過氧化氫溶液的體積x是______mL。

（2）實驗①~⑥通過測定相同時間內產生氧氣的體積來比較過氧化氫的分解速率，還可以通過測定______來比較過氧化氫的分解速率。

（3）得出“過氧化氫溶液的濃度越大分解速率越大”結論所依據的實驗是_____（填序號）。

（4）通過實驗①、②、④可得出的結論是______。

（反思與評價）

（5）同學們認為實驗室制氧氣，應選擇實驗⑥而不選實驗②的理由是______ ，______請寫出⑥的符號表達式____________

（6）某同學改用如圖所示裝置代替氣囊完成實驗②，正確的實驗操作順序是______。

a．將導管伸入量筒，開啟控溫加熱器，滴入過氧化氫溶液b．開啟控溫加熱器，將導管伸入量筒，滴入過氧化氫溶液c．開啟控溫加熱器，滴入過氧化氫溶液，待導管口有連續均勻氣泡冒出時將導管伸入量筒。

Answer 1

【答案】鐵（Fe） 有大量氣泡產生，帶火星木條復燃 2g鐵（Fe ） 不成立 可能是鐵被過氧化氫溶液氧化成氧化鐵，后來氧化鐵催化過氧化氫溶液 6 通過測定產生相同體積的氧氣所需的時間或相同時間內產生氧氣的體積。 ③④ 溫度越高，過氧化氫分解速率越大,； 相同時間內實驗產生氧氣少 需要加熱；水蒸氣含量高（答兩點）。 2H2O2 2H2O+O2↑ a

【解析】

猜想與假設：根據題中所給的信息進行分析；

設計方案和實驗：根據題中的實驗現象結合猜想與假設進行分析；

反思與評價：根據氧化鐵能做過氧化氫溶液的催化劑，而鐵單質不能做其反應的催化劑進行分析；

解釋與結論：（1）根據對照實驗的唯一性分析；

（2）根據反應速率的測定方式分析；

（3）過氧化氫溶液的濃度越大分解速率越大，所以實驗的變量為過氧化氫溶液的濃度；

（4）①、②、④的變量為水槽中水的溫度；

（5）根據反應的速率分析；

（6）根據氣體的制取和收集分析。

猜想與假設：生銹鐵釘的組成主要是：氧化鐵和鐵，甲同學猜想：鐵釘表面的氧化鐵加快了H2O2的溶液分解，實驗乙同學：鐵釘里的鐵加快了H2O2的溶液分解；

設計方案和實驗：方案一：若甲同學結論成立，鐵釘表面的氧化鐵加快了H2O2的溶液分解，所以實驗現象為有大量氣泡產生，帶火星木條復燃；

方案二：根據乙同學的猜想可知，應向盛有10mL5%H2O2溶液的試管中加入2g鐵粉，沒有現象說明乙同學結論不成立；

反思與評價：可能是鐵被過氧化氫溶液氧化成氧化鐵，后來氧化鐵催化過氧化氫溶液，所以丁同學仔細觀察“方案二”中一直沒有現象的試管，過了一段時間后發現試管中也產生了氣體；

解釋與結論：（1）實驗研究影響過氧化氫分解速率的因素溫度、溶液的濃度、催化劑種類。通過60min產生氧氣體積，比較反應速率，所以要保證過氧化氫溶液的體積相同，所以x=6；

（2）比較過氧化氫的分解速率可通過相同時間內產生氧氣的體積或產生相同體積的氧氣所需的時間，進行比較；

（3）過氧化氫溶液的濃度越大分解速率越大，所以實驗的變量為：過氧化氫溶液的濃度，所以可通過③④進行對比；

（4）①、②、④的變量為水槽中水的溫度，并且發現溫度越高，過氧化氫分解速率越大；

（5）相同時間內實驗②產生氧氣少，速率太慢并且由于需要加熱，水蒸氣含量高，⑥的符號表達式為2H2O2 2H2O+O2↑；

（6）由于要測定產生氣體的體積，需要實驗一開始就收集，所以要將導管伸入量筒，開啟控溫加熱器，滴入過氧化氫溶液，保證氣體都收集起來。故選a。