北京专版2020中考化学复习方案实验突破06影响过氧化氢分解速率因素的探究课件 21页

实验突破 ( 六 ) 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 5 mL 5% 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 [ 拓展延伸 ] (1) 验证一种物质是催化剂 , 必须满足两个条件 : 一是能改变其他物质的反应速率 ; 二是本身的质量和化学性质在反应前后不变。 (2) 催化效果的比较 , 必须控制变量。判断催化效果强弱 , 常用方法 :① 用排水法收集气体 , 比较收集相同体积气体所需的时间 , 时间越短 , 效果越好 ;② 比较相同时间内收集的气体体积 , 气体体积越多 , 效果越好。 (3) 常见的影响过氧化氢分解速率的因素 : 过氧化氢溶液浓度、温度、催化剂的种类、催化剂的质量、过氧化氢溶液与固体催化剂的接触面积等。 1. 某研究小组受 MnO 2 催化过氧化氢分解的启发 , 查阅了不同金属离子对过氧化氢分解影响的实验资料。 100 ℃ 时 , 在不同金属离子存在下 , 纯过氧化氢 24 h 的分解率见下表 : 拓展训练 实验编号 离子 加入量 /(mg · L -1 ) 分解率 /% ① 无 — 2 ② Al 3+ 1.0 2 ③ Fe 3+ 1.0 15 ④ Cu 2+ 0.1 86 ⑤ Cr 3+ 0.1 96 请回答 : (1)MnO 2 催化过氧化氢分解的化学方程式为 　　　　　　　　　　　 。    [ 答案 ] (1)2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑ [ 解析 ] (1) 过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气 , 所以 MnO 2 催化过氧化氢分解的化学方程式为 2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑。 (2) 实验 ① 的目的是 　 。   [ 答案 ] (2) 作为空白对照实验 [ 解析 ] (2) 实验①作为空白对照实验 , 与其他实验进行对比。 请回答 : (3) 实际生产中 , 贮运浓度较高的过氧化氢时 , 使用铝罐 ( 槽 ) 而不使用不锈钢罐 ( 槽 ), 其原因是   　 。   [ 答案 ] (3) 铝离子不会影响过氧化氢的分解速率 , 故可用铝罐 ( 槽 ) 贮运 ; 不锈钢的主要成分有铁、铬、镍等 , 铁离子和铬离子能加速过氧化氢分解 , 故不能用不锈钢罐 ( 槽 ) 贮运 [ 解析 ] (3) 由表中实验数据可知 , 铝离子不影响过氧化氢的分解速率 , 而铁离子和铬离子能够加快过氧化氢的分解。不锈钢中含有铁、铬等 , 因此实际生产中 , 贮运浓度较高的过氧化氢时 , 使用铝罐 ( 槽 ) 而不使用不锈钢罐 ( 槽 ) 。 2. 过氧化氢溶液保存时 , 因缓慢分解导致质量分数变小 ( 化学方程式为 2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑ ) 。为探究酸碱性对过氧化氢分解快慢的影响 , 小明利用图 S6-1 甲装置 , 每次实验往锥形瓶中加 10 g 30% 过氧化氢溶液 , 再滴加调节剂 , 使其 pH 分别从 3 依次调至 13, 在 60 ℃ 反应温度下进行实 验 , 获得数据如图乙。 (1) 氧气能用排水法收集 , 是因为 ___________ 　 　　 　 。   图 S6-1 氧气不易 溶于水且不与水反应 图 S6-1 (2) 根据本实验结果 , 对实验室常温保存过氧化氢溶液提出合理的建议 : 　 　 。 [ 答案 ] (2) 在 pH 约为 3~5 的酸性条件下保存 [ 解析 ] (2) 由图乙可知 , 在 pH 约为 3~5 的酸性条件下过氧化氢分解最慢 , 所以对实验室常温保存过氧化氢溶液提出合理的建议是在 pH 约为 3~5 的酸性条件下保存。 3. [2019 · 怀柔期末 ] 某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验。 (1) 催化剂的种类与过氧化氢溶液分解速率是否有关呢 ? 甲设计以下对比实验 : ① 将 30 g 10% H 2 O 2 溶液与 1 g MnO 2 均匀混合 ;② 将 x g 10% H 2 O 2 溶液与 1 g CuO 均匀混合。 则 ① 反应的化学方程式是 　　　 　 　　　　 ;② 中 x 的值应为 　　 。   2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑ 30   3. [2019 · 怀柔期末 ] 某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验。 (2) 乙探究了影响过氧化氢溶液分解速率的某种因素。实验数据记录如下 : 本实验的结论是 _____________________________________________________________   　 。 过氧化氢溶 液的质量 过氧化氢溶 液的浓度 MnO 2 的质量 相同时间内 产生 O 2 体积 Ⅰ 50.0 g 1% 0.1 g 9 mL Ⅱ 50.0 g 2% 0.1 g 16 mL Ⅲ 50.0 g 4% 0.1 g 31 mL 催化剂的种类、质量等其他条件均相同时 , 在 H 2 O 2 溶液的浓度为 1%~4% 的研究范围内 , 过氧化氢溶液浓度越高 , 分解速率越快 3. [2019 · 怀柔期末 ] 某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验。 (3) 实验反思 ① 本实验中 , 测量 O 2 体积的装置是 　　 ( 填图 S6-2 中序号 ) 。   ② 丙用如图 S6-3 所示装置进行实验 , 通过比较相同时间内 _____________________ 　　　 　 也能达到实验目的。   图 S6-2 图 S6-3 c 反应前后天平的读 数之差 4. [2019 · 西城期末 ] 同学们对 H 2 O 2 溶液分解反应速率的影响因素进行探究。 实验 1: 探究 H 2 O 2 溶液浓度、温度对反应速率的影响。 [ 实验方案 ] 在一定温度下 , 向相同质量的 H 2 O 2 溶液中加入相同质量的 MnO 2 粉末 , 测量收集 150 mL O 2 所需的时间。 实验序号 H 2 O 2 溶液的浓度 /% 温度 /℃ 时间 /s Ⅰ 30 20 待测 Ⅱ 15 30 待测 Ⅲ a b 待测 实验 2: 依据图 S6-4 所示装置进行实验 ( 部分仪器略去 ), 探究催化剂种类对反应速率的影响。 用相同粒数的 MnO 2 、 CuO 、 Fe 2 O 3 、 Cr 2 O 3 四种催化剂微球 ( 质量相等、表面积相同 ), 分别进行实验 , 锥形瓶内压强 随时间的变化如图 S6-5 。 图 S6-4 图 S6-5 [ 解释与结论 ] (1) 实验 1 中反应的化学方程式是 　　　　　　　　　　 　 　 。若要制得 3.2 g O 2 , 需要 H 2 O 2 的质量为 　　　 g 。   (2) 为了达到实验 1 的目的 , 补全实验方案。 ① 若 a 与 b 不相等 , 则 a = 　　　 ; b = 　　　 。   ② 若 a 与 b 相等 , 则设计实验 Ⅰ 、 Ⅲ 的目的是 ___________________________________   　 。   (3) 实验 2 中使用相同粒数催化剂微球的原因是 _______________________________ 　 。   (4) 通过对实验 2 数据的分析 , 可得出的结论是 _________________________________ 　 。   2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑ 6.8 15 20 探究温度对 H 2 O 2 分解反应速率的 使每次实验中催化剂与 H 2 O 2 当温度、 H 2 O 2 溶液的浓度等其 影响 溶液的接触面积和总质量均相等 他条件均相同时 , 催化剂的种类对化学反应速率有影响 [ 反思与评价 ] (5) 实验 1 是通过测量收集等体积 O 2 所需时间来比较 H 2 O 2 溶液的反应速率 , 还可以通过测量 　　　　　　　　　　　　 来比较 H 2 O 2 溶液的反应速率。   相同时间内收集 O 2 的体积 5. 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 S6-6 [ 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 1 ①1 号抽滤瓶中不加任何试剂 ,2 号抽滤瓶中加入 0.2 g MnO 2 粉末 ,3 号抽滤瓶中加入 0.2 g FeCl 3 粉末 ② 用三个分液漏斗分别加入 15 mL 4% 的 H 2 O 2 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 2 ① 三个抽滤瓶中分别加入 0.2 g FeCl 3 粉末 ② 分别用 1 号分液漏斗加入 15 mL 2% 的 H 2 O 2 溶液 , 用 2 号分液漏斗加入 15 mL 4% 的 H 2 O 2 溶液 , 用 3 号分液漏斗加入 15 mL 6% 的 H 2 O 2 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 3 ① 三个抽滤瓶中分别加入 0.2 g FeCl 3 粉末 , 分别放入装有 10 ℃ 、 20 ℃ 、 40 ℃ 水的水槽中 ② 用三个分液漏斗分别加入 15 mL 4% 的 H 2 O 2 溶液 [ 解释与结论 ] (1) 实验 1 的 2 号抽滤瓶中发生反应的化学方程式为 　　　　 　　 　　　 。   (2) 某同学得到“不同催化剂的催化效果不同”的结论 , 他的依据是 ____________ 　 。   (3) 通过上述实验得到 : 影响该反应速率的外界因素有 _________________________ 　 。   [ 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 40 s 时的气体压强 , 发现存在较大的差异 , 可能的原因是 ________________ 。 2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑ 实验 1 中 2 、 3 号瓶曲线不同 催化剂种类、反应物浓 实验温度不同 度、温度