Question

8．某化學興趣小組在用過氧化氫和二氧化錳制取氧氣時，發現產生氣泡的速率不一樣，同學們展開了探究．所用過氧化氫濃度為10%、20%，二氧化錳有細顆粒與粗顆粒兩種，實驗溫度為20℃、30℃，每次過氧化氫的用量為100mL、二氧化錳用量為2.0g．
【提出問題】過氧化氫溶液反應的快慢受哪些因素的影響呢？
【猜想與假設】a．可能與過氧化氫濃度有關； b．可能與溫度有關；
c．可能與二氧化錳的大小有關
【設計并實驗】

實驗編號	溫度（℃）	二氧化錳大小	過氧化氫濃度（均取100mL）	實驗目的
①	20	粗顆粒	20%	（Ⅰ）實驗①和②探究過氧化氫濃度對該反應速率的影響； （Ⅱ）實驗①和④探究溫度對該反應速率的影響； （Ⅲ）實驗①和實驗③探究二氧化錳大小（粗、細）對該反應速率的影響．
②	20	粗顆粒	10%
③	20	細顆粒	20%
④	30	粗顆粒	20%

（1）請完成以上實驗設計表，并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號．
（2）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碰撞的概率有關．試從微觀角度解釋“反應物濃度越大，化學反應速率越快”的原因是反應物濃度越大，單位體積內微觀粒子數目就越多，相互接觸發生反應的幾率就越大．
（3）通過實驗①和④探究，得出化學反應速率與溫度的關系是溫度越高，反應速率越快；
（4）同學們利用如圖1裝置，通過排水量來測定生成氧氣的體積，反應結束后，發現量筒內收集到的水的體積總是比理論值偏大（水的體積測量準確），其主要原因是從分液漏斗流下的雙氧水占有一定的體積．

【數據整理】
實驗中O₂質量隨時間變化的關系見如圖2，橫坐標表示時間，縱坐標表示氧氣質量：
【分析數據】
（5）如圖所示有四條曲線，其中實驗③對應的曲線為B，即③-B．請寫出能反映其它三組實驗對應的曲線①-C，②-D，④-A．
【拓展】
（6）以上方法是通過測產生氣體快慢來判斷化學方應快慢，還可以反應物來判斷反應的快慢，你認為是固體減少的快慢．
影響過氧化氫分解速率的因素有很多，除了題目中探究的因素外，還有什么因素能影響反應速率，如二氧化錳顆粒大小、是否振蕩；請你設計實驗方案驗證你的猜想（含步驟，現象，結論）：取濃度相同、質量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質量的催化劑進行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間，濃度相同、質量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質量的催化劑產生氣體的速率不同，不同種類的催化劑對影響反應的速率效果不同．．

Answer 1

分析 （1）根據控制變量法的具體操作進行分析；
（2）根據反應物越濃在溶液中離子的密度會更大，離子間結合的機會更多，分析時應從微觀離子著手；
（3）根據則是溫度不同其他條件相同，是對溫度影響化學反應速度的探究進行分析；
（4）根據發現量筒內收集到的水的體積總是比理論值偏大（水的體積測量標準），其主要原因是所收集水的體積包含了過氧化氫溶液的體積進行分析；
（5）根據反應的快慢可以確定同濃度溫度越高，反應越快．同溫度，濃度高反應快，同溫度同濃度表面積越大反應越快進行分析；
（6）根據判斷判斷化學反應的快慢，可以從氣泡的快慢，也可以從固體減少的快慢進行分析；
根據過氧化氫溶液是實驗室制取氧氣的重要藥品，在常溫下很難分解得到氧氣，其分解速度受濃度、溫度、催化劑等因素的影響設計實驗方案來證明時，要注意實驗的控制變量，以確保實驗結果的準確性進行分析．

解答 解：（1）依據控制變量法的正確操作可知，

實驗編號	溫度（℃）	二氧化錳大小	過氧化氫濃度（均取100mL）	實驗目的
①	20	粗顆粒	20%	（Ⅰ）實驗①和②探究過氧化氫濃度對該反應速率的影響； （Ⅱ）實驗①和④探究溫度對該反應速率的影響； （Ⅲ）實驗①和實驗③探究二氧化錳大小（粗、細）對該反應速率的影響．
②	20	粗顆粒	10%
③	20	細顆粒	20%
④	30	粗顆粒	20%

（2）反應物濃度大時溶液中的離子數量較多，反應的接觸面較大反應速度自然變快；
（3）通過實驗①和④探究，得出化學反應速率與溫度的關系是溫度越高，反應速率越快；
（4）發現量筒內收集到的水的體積總是比理論值偏大（水的體積測量標準），其主要原因可能是：當雙氧水從分液漏斗中流入錐形瓶時，會將錐形瓶中的一部分空氣排出并進入F裝置，導致量筒內收集到的水的體積總是比理論值大得多；
（5）根據反應的快慢可以確定同濃度溫度越高，反應越快．同溫度，濃度高反應快．同溫度同濃度表面積越大反應越快，所以④-A；①-C；②-D；
（6）影響過氧化氫分解速率的因素還有催化劑的種類；可以取濃度相同、質量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質量的催化劑進行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間即可；會出現濃度相同、質量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質量的催化劑產生氣體的速率不同的現象；于是我們可以得出結論說不同種類的催化劑對影響反應的速率效果不同．故答案為：催化劑種類；取濃度相同、質量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質量的催化劑進行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間即可；濃度相同、質量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質量的催化劑產生氣體的速率不同；不同種類的催化劑對影響反應的速率效果不同．
故答案為：（1）

實驗編號	溫度（℃）	二氧化錳大小	過氧化氫濃度（均取100mL）	實驗目的
①				實驗③
②
③	20
④	30

（2）反應物濃度越大，單位體積內微觀粒子數目就越多，相互接觸發生反應的幾率就越大；
（3）溫度越高，反應速率越快；
（4）從分液漏斗流下的雙氧水占有一定的體積；
（5）C，D，A；
（6）固體減少的快慢；
二氧化錳顆粒大小、是否振蕩；
取濃度相同、質量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質量的催化劑進行實驗，測定收集150mL氧氣所需的時間，濃度相同、質量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質量的催化劑產生氣體的速率不同，不同種類的催化劑對影響反應的速率效果不同．

點評 本題通過實驗探究的方式探究了影響化學反應速度影響的因素，利用控制變量的方法進行實驗探究，培養了學生分析問題解決問題的能力，認識了對化學反應速度影響的因素．