搜索
实验突破(五)影响过氧化氢分解速率因素的探究回归教材[实验目的]探究分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用。实验内容在试管中加入5mL5%的过氧化氢溶液,把带火星的木条伸入试管向上述试管中加入少量二氧化锰,把带火星的木条伸入试管待上述试管中没有现象发生时,重新加入过氧化氢溶液,并把带火星的木条伸入试管。待试管中又没有现象发生时,再重复上述操作实验现象①_____________________②_____________________③_______________________________________________________解释分析④_____________________________________________________________________________⑤_____________________________________________________________________________________________⑥___________________________________________________________________________________（续表）带火星的木条不复燃重新加入过氧化氢溶液后,带火星的木条又复燃常温下过氧化氢分解速率慢,试管内氧气的浓度不足以使带火星的木条复燃常温下,二氧化锰能加快过氧化氢分解的速率,试管内氧气的浓度升高,使带火星的木条复燃氧气是过氧化氢产生的,二氧化锰只起加快过氧化氢分解产生氧气的作用带火星的木条复燃1.小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。她设计并完成了下表所示的探究实验:拓展训练实验操作实验现象实验结论或总结结论总结实验一取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中,伸入带火星的木条有少量气泡产生,木条不复燃过氧化氢分解产生氧气,但是___________二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂产生氧气的速率慢（续表）实验操作实验现象实验结论或总结结论总结实验二向盛水的试管中加入二氧化锰,伸入带火星的木条没有明显现象二氧化锰和水混合不能产生氧气二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂实验三向盛有5mL5%过氧化氢溶液的试管中加入二氧化锰,伸入带火星的木条__________________________________________二氧化锰能加快过氧化氢的分解。反应的化学方程式是有大量气泡产生,带火星的木条复燃2H2O22H2O+O2↑1.小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。她设计并完成了下表所示的探究实验:(1)请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格。(2)在小丽的探究实验中,“实验一”和“实验二”起的作用是。(3)小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”,过氧化氢在常温下分解缓慢,加入二氧化锰反应明显加快,若要证明二氧化锰是该反应的催化剂,还需要增加实验来验证它在化学反应前后的和是否改变。作对比质量化学性质2.探究相同浓度的FeCl3溶液和CuSO4溶液对H2O2分解的催化效果。定性研究(1)如图S5-1甲,可通过观察来定性比较两者的催化效果。图S5-1产生气泡的快慢2.探究相同浓度的FeCl3溶液和CuSO4溶液对H2O2分解的催化效果。图S5-1定量研究(2)如图乙,实验前检查该装置气密性的方法是_______________________。要定量比较两者的催化效果,可测量。实验拓展查阅资料得知:除了上述几种物质可以作过氧化氢溶液分解的催化剂外,CuO、马铃薯等也可以作过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是(填序号)。A.不用催化剂过氧化氢溶液就不能分解B.同一个化学反应可以有多种催化剂,同一物质也可以作不同反应的催化剂C.催化剂只能加快化学反应的速率D.某同学用氯酸钾制氧气时,误将高锰酸钾当作MnO2一起加热,结果发现反应速率和氧气的产量均增加了,故催化剂还可以增加生成物的质量关闭分液漏斗活塞,相同时间内产生氧气的体积B向外拉动注射器活塞,若活塞回到原来位置,则装置气密性良好,否则不好3.[改编]某学校化学兴趣小组同学在学习了制取氧气这一节内容后,发现在实验室里用5%H2O2溶液加热制O2,用带火星的木条检验,木条很难复燃。兴趣小组的同学热烈讨论产生此现象的原因,制定了实验方案并进行实验。①甲同学采取增大H2O2溶液浓度的方法,用10%的H2O2溶液加热,结果一段时间后,用带火星的木条检验,木条复燃;②乙同学在5%的H2O2溶液中加入少量三氧化二铁粉末,用带火星的木条检验,木条复燃;③丙同学从实验装置上进行了改进,设计了如图S5-2所示装置,效果很好。三位同学经过交流讨论,得出了一些结论。图S5-2(1)由甲同学的实验可得出:影响H2O2分解产生O2的量及分解快慢的因素之一是。(2)乙同学的实验中用到三氧化二铁粉末的作用是。(3)丙同学的实验中浓硫酸的作用是。(4)从上述实验中看出,5%H2O2溶液加热制取氧气,木条很难复燃的原因可能是。过氧化氢溶液的浓度催化作用吸收氧气中的水蒸气产生氧气的浓度较低,且含有较多水蒸气4.同学们应用数字化实验探究外界条件对过氧化氢溶液分解速率的影响。实验装置如下:图S5-3进行实验实验序号主要实验步骤装置内压强—时间图像实验1①1号抽滤瓶中不加任何试剂,2号抽滤瓶中加入0.2gMnO2粉末,3号抽滤瓶中加入0.2gFeCl3粉末②用三个分液漏斗分别加入15mL4%的H2O2溶液实验序号主要实验步骤装置内压强—时间图像实验2①三个抽滤瓶中分别加入0.2gFeCl3粉末②分别用1号分液漏斗加入15mL2%的H2O2溶液,用2号分液漏斗加入15mL4%的H2O2溶液,用3号分液漏斗加入15mL6%的H2O2溶液（续表）实验序号主要实验步骤装置内压强—时间图像实验3①三个抽滤瓶中分别加入0.2gFeCl3粉末②______________________________________________________________________③______________________________________________________________________（续表）将三个抽滤瓶分别放在装有10℃、20℃和40℃水的水槽中用三个分液漏斗分别加入15mL4%(或2%或6%)的H2O2溶液4.同学们应用数字化实验探究外界条件对过氧化氢溶液分解速率的影响。实验装置如下:图S5-3结果与分析(1)实验1的目的是,结论是,3号抽滤瓶中发生的反应的化学方程式为。(2)实验2可得出过氧化氢的浓度越大,反应速率越快的结论,则图中曲线a代表的溶液是。(3)通过上述实验可知影响H2O2分解速率的外界因素有______________________。探究不同催化剂对过氧化氢分解速率的影响二氧化锰的催化效果比氯化铁的催化效果好6%的过氧化氢溶液反应物的浓度、温度2H2O22H2O+O2↑以及催化剂的种类4.同学们应用数字化实验探究外界条件对过氧化氢溶液分解速率的影响。实验装置如下:反思与评价(4)经过多次实验,有的同学对比实验1的3号瓶、实验2的2号瓶中同为40s时的气体压强,发现存在较大的差异,可能的原因是图S5-3实验1和实验2的温度不同5.某化学兴趣小组用过氧化氢溶液制氧气,探究不同催化剂催化过氧化氢分解的效果。查阅资料①MnO2、Cr2O3、Fe2O3、CuO、S对过氧化氢的分解均具有催化作用。②海藻酸钠可以作为催化剂的载体支架,形成负载不同催化剂的海藻酸钠微球。进行实验①制备五种负载不同催化剂(MnO2、Cr2O3、Fe2O3、CuO、S)的海藻酸钠微球,每个微球大小相同,且负载催化剂的质量相等。②取30粒负载某种催化剂的海藻酸钠微球与20mL质量分数为5%的过氧化氢溶液,在锥形瓶中迅速混合发生反应,实验装置如图S5-4甲,采集200s内压强数据,绘制曲线如图乙。图S5-4实验分析(1)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因是____________________________。(2)本实验中,通过一段时间内来反映生成氧气的快慢。(3)本实验中,负载MnO2的微球显示了良好的催化效果,60s时竟将橡皮塞弹飞,在图乙中对应的曲线是(填“a”或“b”);负载的微球催化效果较好,反应温和;负载Fe2O3、Cr2O3的微球催化效果一般;负载的微球催化能力最弱。控制变量,保证负载的催化剂的总质量相等压强变化的数值aCuOS