Question

氧化剂H₂O₂在反应时不产生污染物，被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注。

Ⅰ. 某实验小组以H₂O₂分解为例，探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。

实验编号	反应物	催化剂
①	10 mL 2% H2O2溶液	无
②	10 mL 5% H2O2溶液	无
③	10 mL 5% H2O2溶液+1 mL H2O	1 mL 0.1 mol·L^-1FeCl3溶液
④	10 mL 5% H2O2溶液+1 mL HCl溶液	1 mL 0.1 mol·L^-1FeCl3溶液
⑤	10 mL 5% H2O2溶液+1 mL NaOH溶液	1 mL 0.1 mol·L^-1FeCl3溶液

（1）实验①和②的目的是___。同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下H₂O₂稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进方法是__________(写出一种即可)。

（2）实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化如图1所示。分析该图能够得出的实验结论是____。

         

Ⅱ. MnO₂对H₂O₂的分解有催化作用，某实验小组对H₂O₂的分解做了如下探究。下表是该实验小组研究影响H₂O₂分解速率的因素时记录的一组数据，将状态不同的0.1 g MnO₂分别加入盛有50 mL等浓度的H₂O₂溶液的大试管中，并用带火星的木条测试，结果如下：

MnO2状态	触摸试管情况	观察结果	反应完成所需时间
粉末状	很烫	剧烈反应，带火星的木条复燃	4 min
块状	微热	反应较慢，火星红亮但木条未复燃	30 min

（1）写出大试管中发生反应的化学方程式：__，该反应是____反应(填“放热”或“吸热”)。

（2）实验结果表明，催化剂的催化效果与____有关。

（3）实验过程中放出气体的体积(标准状况)和时间的关系如图3所示。解释反应速率变化的原因：__，计算H₂O₂的初始物质的量浓度为____。(保留两位有效数字)

Answer

探究反应物浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中) 碱性环境能增大H2O2的分解速率，酸性环境能减小H2O2的分解速率 2H2O22H2O+O2↑ 放热 催化剂的接触面积 随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率减慢 0.11 mol·L-1

【解析】

Ⅰ.（1）实验①和②的浓度不同；为了便于比较，应在相同的条件下利用一个变量来比较；
（2）由图可知，⑤的反应速率最大，④的反应速率最小，以此来解答；

Ⅱ. （1）二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，由带火星木条复燃，可知产物，由此可写出方程式；由实验现象可知，反应放热还是吸热；
（2）由实验现象可知催化剂作用大小的影响因素；

（3）随着反应的进行，反应物的浓度不断减小，据此分析原因；根据图象可以看出H2O2完全反应放出60 mL O2，根据化学方程式进行计算。

Ⅰ. (1)实验①和②的浓度不同，则该实验的目的为探究反应物浓度对化学反应速率的影响；为了便于比较，应在相同的条件下利用一个变量来比较，则向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中)；

(2)由图可知，⑤的反应速率最大，④的反应速率最小，结合实验方案可知，碱性环境能增大H2O2分解的速率，在酸性环境能减小H2O2分解的速率；

Ⅱ. （1）H2O2在二氧化锰作用下发生反应的化学反应方程式为：2H2O22H2O+O2↑

；根据触摸试管的感觉可知，该反应为放热反应；

（2）因在其他条件相同时，粉末状二氧化锰比块状二氧化锰反应所需时间短，说明催化剂的接触面积对反应速率有影响，故答案为：催化剂的接触面积；

（3）浓度越大，反应速率越大，反之越小，随着反应进行，反应物的浓度逐渐减小，则速率逐渐减小；根据图象可以看出H2O2完全反应放出60 mL O2，H2O2的分解反应为2H2O22H2O+O2↑，则：n（H2O2）=≈0.00536 mol，
所以H2O2的初始物质的量浓度为：c（H2O2）=≈0.11 mol/L，

故答案为：随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率减慢；0.11 mol·L-1。