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11. 小明为探究影响过氧化氢分解速度的因素,用如图所示的装置进行实验。
①检查装置气密性。
②取1克${MnO_{2}}$放入锥形瓶中,并加入5毫升$10\%\ {H_{2}O_{2}}$溶液。
③观察记录收集10毫升气体所需的时间。
④分别换用1克红砖粉末和1克${CuO}$代替1克${MnO_{2}}$,重复实验步骤②和③,记录数据如下表:
(1)实验中观察记录收集10毫升气体所需时间有2种方案:
方案一:等水中导管口气泡连续均匀冒出时开始收集,并开始计时。
方案二:水中导管口气泡一冒出马上开始收集,并开始计时。
为了提高实验的准确性,你选择哪一个方案? 并说出理由。
(2)根据表中数据,小明认为${MnO_{2}}$和${CuO}$对${H_{2}O_{2}}$分解有催化作用,而红砖粉末无催化作用,小华对该结论有质疑,认为还需补充实验才能得出结论,小华的补充实验是
①检查装置气密性。
②取1克${MnO_{2}}$放入锥形瓶中,并加入5毫升$10\%\ {H_{2}O_{2}}$溶液。
③观察记录收集10毫升气体所需的时间。
④分别换用1克红砖粉末和1克${CuO}$代替1克${MnO_{2}}$,重复实验步骤②和③,记录数据如下表:
(1)实验中观察记录收集10毫升气体所需时间有2种方案:
方案一:等水中导管口气泡连续均匀冒出时开始收集,并开始计时。
方案二:水中导管口气泡一冒出马上开始收集,并开始计时。
为了提高实验的准确性,你选择哪一个方案? 并说出理由。
(2)根据表中数据,小明认为${MnO_{2}}$和${CuO}$对${H_{2}O_{2}}$分解有催化作用,而红砖粉末无催化作用,小华对该结论有质疑,认为还需补充实验才能得出结论,小华的补充实验是
取5 mL 10% $H_{2}O_{2}$溶液,放入锥形瓶中,不加其他任何物质
记录收集10 mL气体所需的时间
。答案
11.(1)方案二,因为水中导管口气泡一冒出,说明反应已经开始,此时收集气体数据更准确。(2)取5 mL 10% $H_{2}O_{2}$溶液,放入锥形瓶中,不加其他任何物质,记录收集10 mL气体所需的时间
解析
【分析】
首先梳理本题的实验目标：本实验是通过测定不同添加剂下，过氧化氢分解得到10mL气体的耗时，来对比不同物质对过氧化氢分解速率的影响。
第(1)问：常规排水法收集气体时等气泡连续均匀再收集的操作，目的是得到纯净气体、避免初始排出的装置内空气混入，但本实验的目的不是收集纯净气体，而是测量从反应开始到生成10mL气体的总时长，如果等气泡连续均匀才开始计时，相当于跳过了反应最开始的一段过程，得到的时间数据无法真实反映分解速率。因此要选择气泡刚冒出就开始计时的方案二，保证计时起点和反应启动时刻完全同步，数据更准确。
第(2)问：要判断某物质是否有催化作用，必须证明该物质能加快反应速率，现有实验只测试了加入三种固体的实验组，没有做不加任何添加剂的空白对照，无法得知红砖粉末组的耗时和过氧化氢自然分解的耗时的大小关系，也就不能直接判定红砖没有催化作用，因此需要补充空白对照实验。
【解析】
(1) 本实验的核心是测定过氧化氢分解生成10mL气体的真实耗时，以此对比不同物质对分解速率的影响。若选择方案一，等导管口气泡连续均匀冒出时才开始收集计时，反应初始阶段产生的部分气体已经逸出，计时起点晚于反应实际开始的时刻，得到的时间数据不能代表生成10mL气体的完整反应时长，误差较大。而方案二在气泡刚冒出时就开始收集计时，此时反应恰好启动，记录的时间就是生成10mL气体对应的真实耗时，数据准确性更高，因此选择方案二。
(2) 现有实验仅设置了分别加入MnO₂、CuO、红砖粉末的三组实验组，缺少不加任何添加剂的空白对照组，无法对比得出红砖粉末是否能加快过氧化氢的分解，因此需要补充对应的空白对照实验。
【答案】
(1) 方案二，因为水中导管口气泡一冒出，说明反应已经开始，此时收集气体数据更准确。(2) 取5 mL 10% $H_{2}O_{2}$溶液，放入锥形瓶中，不加其他任何物质，记录收集10 mL气体所需的时间
【知识点】
催化剂探究，实验方案评价，对照实验设计
【点评】
本题属于过氧化氢分解影响因素的经典探究题型，容易出现的思维误区是受常规排水法收集氧气需等气泡连续均匀的固有操作影响，忽略本实验的核心目的是测定反应全程的耗时，本题也着重考察了对照实验在催化作用验证中的必要性，引导学生不能仅凭部分实验组数据就直接得出结论，要保证实验逻辑的严谨性。
【难度系数】
0.5
首先梳理本题的实验目标：本实验是通过测定不同添加剂下，过氧化氢分解得到10mL气体的耗时，来对比不同物质对过氧化氢分解速率的影响。
第(1)问：常规排水法收集气体时等气泡连续均匀再收集的操作，目的是得到纯净气体、避免初始排出的装置内空气混入，但本实验的目的不是收集纯净气体，而是测量从反应开始到生成10mL气体的总时长，如果等气泡连续均匀才开始计时，相当于跳过了反应最开始的一段过程，得到的时间数据无法真实反映分解速率。因此要选择气泡刚冒出就开始计时的方案二，保证计时起点和反应启动时刻完全同步，数据更准确。
第(2)问：要判断某物质是否有催化作用，必须证明该物质能加快反应速率，现有实验只测试了加入三种固体的实验组，没有做不加任何添加剂的空白对照，无法得知红砖粉末组的耗时和过氧化氢自然分解的耗时的大小关系，也就不能直接判定红砖没有催化作用，因此需要补充空白对照实验。
【解析】
(1) 本实验的核心是测定过氧化氢分解生成10mL气体的真实耗时，以此对比不同物质对分解速率的影响。若选择方案一，等导管口气泡连续均匀冒出时才开始收集计时，反应初始阶段产生的部分气体已经逸出，计时起点晚于反应实际开始的时刻，得到的时间数据不能代表生成10mL气体的完整反应时长，误差较大。而方案二在气泡刚冒出时就开始收集计时，此时反应恰好启动，记录的时间就是生成10mL气体对应的真实耗时，数据准确性更高，因此选择方案二。
(2) 现有实验仅设置了分别加入MnO₂、CuO、红砖粉末的三组实验组，缺少不加任何添加剂的空白对照组，无法对比得出红砖粉末是否能加快过氧化氢的分解，因此需要补充对应的空白对照实验。
【答案】
(1) 方案二，因为水中导管口气泡一冒出，说明反应已经开始，此时收集气体数据更准确。(2) 取5 mL 10% $H_{2}O_{2}$溶液，放入锥形瓶中，不加其他任何物质，记录收集10 mL气体所需的时间
【知识点】
催化剂探究，实验方案评价，对照实验设计
【点评】
本题属于过氧化氢分解影响因素的经典探究题型，容易出现的思维误区是受常规排水法收集氧气需等气泡连续均匀的固有操作影响，忽略本实验的核心目的是测定反应全程的耗时，本题也着重考察了对照实验在催化作用验证中的必要性，引导学生不能仅凭部分实验组数据就直接得出结论，要保证实验逻辑的严谨性。
【难度系数】
0.5
