Question

1．某化學興趣小組對用過氧化氫分解生成水和氧氣的實驗條件進行探究．
【提出問題】哪些因素可能影響該反應的反應速率？
【查閱資料】影響化學反應速率的因素：
①主要因素：反應物本身的性質；
②外界因素：溫度，濃度，壓強，催化劑，光，激光，反應物顆粒大小，反應物之間的接觸面積和反應物狀態；
③另外，x射線，γ射線也會影響化學反應速率．
【作出猜想】下面是小組內三位同學所做的猜想，請你完成小麗的猜想．
小紅同學：H₂O₂溶液的濃度可能影響該反應的反應速率．
小明同學：催化劑（MnO₂）的用量可能影響該反應的反應速率．
小麗同學：我認為（1）溫度可能影響該反應的反應速率．
【實驗驗證】
（2）小紅同學的實驗是：每次均取10mL30%的H₂O₂溶液，然后稀釋成不同濃度的溶液進行實驗，測定各次收集到100mL氧氣時所用的時間，記錄數據如表：（其他實驗條件：溫度、催化劑用量等均相同）

實驗次序	1	2	3	4	5
H2O2溶液濃度	1%	5%	15%	25%	30%
所用時間（秒）	660	205	25	4	3

請你分析回答：H₂O₂溶液的濃度對過氧化氫分解制氧氣反應速率有什么影響？H₂O₂溶液的濃度越大，過氧化氫分解制氧氣反應速率越快
（3）小明同學的實驗是：每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同量MnO₂粉末做催化劑，測定各次收集到500mL氧氣時所用的時間，結果如表：（其他實驗條件：過氧化氫溶液濃度、溫度等均相同）
請你分析回答：該反應的化學方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；

實驗次序	1	2	3	4	5
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0
所用時間（秒）	8	5	3	2	2

催化劑MnO₂的用量對過氧化氫分解制氧氣反應速率有什么影響？在一定范圍內，催化劑（MnO₂）的用量越多，反應速率越快
（4）．如果你是小麗同學，在驗證你的猜想時，你的實驗方案是：分別在20℃、40℃條件下，向等濃度、等體積的過氧化氫溶液中，加入等質量的二氧化錳粉末，測量各收集一瓶等體積氧氣所需要的時間
每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同溫度，測定各次收集到500mL氧氣時所用的時間，結果如表：（過氧化氫質量分數、催化劑等均相同）

實驗次序	1	2	3
過氧化氫的質量分數	10%	10%	10%
反應溫度控制（℃）	10	30	50
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.2	0.2
所用時間（秒）

．

Answer 1

分析 反應的變量控制，在于過程中要對研究要素之外的數據保持不變，只有研究的要素本身可以改變．

解答 解：猜想中由于信息中提示溫度、質量分數以及催化劑的量都影響反應速率，所以提出猜想時就有溫度要素的影響．所以小麗的猜想可以是溫度對反應的影響
（2）小紅同學的實驗：從數據可以看出溫度、催化劑用量等均相同時，過氧化氫的質量分數越大，反應越快．（在給定質量分數時差距要明顯，成倍變化，這樣引起的結果可能會明顯．）
（3）小明同學的實驗：過氧化氫溶液濃度、溫度等均相同，加入的二氧化錳量逐漸增加的時候，反應越快，但是當增加到一定程度時，速度不再加快（取決于催化劑和反應物的接觸面積，開始是接觸越來越充分，但是隨著二氧化錳增加到一定程度時，由于過氧化氫是一定的，所以反而反應速度不再加快，甚至可能要減慢，也就是反應的速度影響有一定的限度，不會無限加快）．反應時過氧化氫在二氧化錳的催化下生成水和氧氣，化學方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（4）小麗同學的猜想時溫度的影響，設定溫度要有明顯的差別，其余要素控制要相同．
簡單可以描述為：分別在20℃、40℃條件下，向等濃度、等體積的過氧化氫溶液中，加入等質量的二氧化錳粉末，測量各收集一瓶等體積氧氣所需要的時間 （其他合理答案均可）．也可以參照上面采取如下實驗過程：
每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同溫度，測定各次收集到500mL氧氣時所用的時間，結果如表：（過氧化氫質量分數、催化劑等均相同）

實驗次序	1	2	3
過氧化氫的質量分數	10%	10%	10%
反應溫度控制（℃）	10	30	50
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.2	0.2
所用時間（秒）

故答案為：
（1）溫度（催化劑的種類等其他合理答案均可）
（2）H₂O₂溶液的濃度越大，反應速率越快
（3）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；在一定范圍內，催化劑（MnO₂）的用量越多，反應速率越快
（4）分別在20℃、40℃條件下，向等濃度、等體積的過氧化氫溶液中，加入等質量的二氧化錳粉末，測量各收集一瓶等體積氧氣所需要的時間 （其他合理答案均可）也可以細化為：
每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，采用不同溫度，測定各次收集到500mL氧氣時所用的時間，結果如表：（過氧化氫質量分數、催化劑等均相同）

實驗次序	1	2	3
過氧化氫的質量分數	10%	10%	10%
反應溫度控制（℃）	10	30	50
MnO2　粉末用量（克）	0.2	0.2	0.2
所用時間（秒）

點評 實驗設計探究變量時，要注意保持探究要素外的所有變量保持不變，另外就是探究的變量要有明顯的區別，不能差距太小，否則可能引起的變化太，影響結果