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22. (8分)甲、乙两个化学小组安装两套如图1所示的相同装置，通过测定产生相同体积气体所用时间的长短来探究影响$\ce{H_{2}O_{2}}$分解速率大小的因素。
（1）上述反应的化学方程式为________。
（2）甲、乙小组设计如下实验方案。
表1
| 实验编号 | 温 度 | 等质量的催化剂 | 浓 度 |
| --- | --- | --- | --- |
| 甲组实验Ⅰ | $25°\mathrm{C}$ |
0.5 g二氧化锰 | 10 mL 3.4%$\ce{H_{2}O_{2}}$ |
| 甲组实验Ⅱ | $25°\mathrm{C}$ | 0.5 g二氧化锰 | 10 mL 6.8%$\ce{H_{2}O_{2}}$ |
表2
| 实验编号 | 温 度 | 等质量的催化剂 | 浓 度 | 加入等浓度的试剂(各2 mL) |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 乙组实验Ⅲ | $25°\mathrm{C}$ | 0.5 g二氧化锰 |
10 mL 6.8% $\ce{H_{2}O_{2}}$ | 氢氧化钠溶液 |
| 乙组实验Ⅳ | $25°\mathrm{C}$ | 0.5 g二氧化锰 | 10 mL 6.8% $\ce{H_{2}O_{2}}$ | 硫酸 |
最终实验得到的结果如图2所示，回答下列问题：
① 通过甲组实验得出的数据分析，得到的结论是________。
② 由乙组研究的酸、碱对$\ce{H_{2}O_{2}}$分解速率影响因素的数据分析：相同条件下，$\ce{H_{2}O_{2}}$在________（填“氢氧化钠溶液”或“硫酸”）环境下放出气体的速率较大。
（3）下列有关$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液的说法错误的是________（填字母）。
A. $\ce{H_{2}O_{2}}$溶液是混合物
B. 5.1%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液中氢元素的质量分数为0.3%
C. 二氧化锰并不是$\ce{H_{2}O_{2}}$分解唯一的催化剂
D. $\ce{H_{2}O_{2}}$中氢分子和氧分子的个数比为1∶1
（4）医学上常用过氧化氢溶液清洗创口和局部抗菌。取过氧化氢溶液68.0 g放入烧杯中称量，得质量为108.8 g，然后加入2.0 g二氧化锰，完全反应后，再称量其质量为110.0 g。试通过计算求参加反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量。
（1）上述反应的化学方程式为________。
（2）甲、乙小组设计如下实验方案。
表1
| 实验编号 | 温 度 | 等质量的催化剂 | 浓 度 |
| --- | --- | --- | --- |
| 甲组实验Ⅰ | $25°\mathrm{C}$ |
0.5 g二氧化锰 | 10 mL 3.4%$\ce{H_{2}O_{2}}$ || 甲组实验Ⅱ | $25°\mathrm{C}$ | 0.5 g二氧化锰 | 10 mL 6.8%$\ce{H_{2}O_{2}}$ |
表2
| 实验编号 | 温 度 | 等质量的催化剂 | 浓 度 | 加入等浓度的试剂(各2 mL) |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 乙组实验Ⅲ | $25°\mathrm{C}$ | 0.5 g二氧化锰 |
10 mL 6.8% $\ce{H_{2}O_{2}}$ | 氢氧化钠溶液 || 乙组实验Ⅳ | $25°\mathrm{C}$ | 0.5 g二氧化锰 | 10 mL 6.8% $\ce{H_{2}O_{2}}$ | 硫酸 |
最终实验得到的结果如图2所示，回答下列问题：
① 通过甲组实验得出的数据分析，得到的结论是________。
② 由乙组研究的酸、碱对$\ce{H_{2}O_{2}}$分解速率影响因素的数据分析：相同条件下，$\ce{H_{2}O_{2}}$在________（填“氢氧化钠溶液”或“硫酸”）环境下放出气体的速率较大。
（3）下列有关$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液的说法错误的是________（填字母）。
A. $\ce{H_{2}O_{2}}$溶液是混合物
B. 5.1%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液中氢元素的质量分数为0.3%
C. 二氧化锰并不是$\ce{H_{2}O_{2}}$分解唯一的催化剂
D. $\ce{H_{2}O_{2}}$中氢分子和氧分子的个数比为1∶1
（4）医学上常用过氧化氢溶液清洗创口和局部抗菌。取过氧化氢溶液68.0 g放入烧杯中称量，得质量为108.8 g，然后加入2.0 g二氧化锰，完全反应后，再称量其质量为110.0 g。试通过计算求参加反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量。
答案
22. (1) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$ (2) ① 相同条件下,反应物的浓度越大,反应速率越大 ② 氢氧化钠溶液 (3) BD (4) 解: $m(\ce{O_{2}})=108.8\ \mathrm{g}+2.0\ \mathrm{g}-110.0\ \mathrm{g}=0.8\ \mathrm{g}$
设参加反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量为$x$。
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
68 32
$x$ 0.8 g
$\dfrac{68}{32}=\dfrac{x}{0.8\ \mathrm{g}}$ $x=1.7\ \mathrm{g}$
答: 参加反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量为1.7 g。
设参加反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量为$x$。
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
68 32
$x$ 0.8 g
$\dfrac{68}{32}=\dfrac{x}{0.8\ \mathrm{g}}$ $x=1.7\ \mathrm{g}$
答: 参加反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量为1.7 g。
解析
【分析】
本题围绕过氧化氢分解速率的探究展开，需分步骤解决各小问：首先回忆过氧化氢分解的反应方程式书写规则；其次通过控制变量法分析甲、乙组实验的变量，推导实验结论；然后逐一分析选项判断对错；最后利用质量守恒定律计算氧气质量，结合化学方程式计算过氧化氢质量。
【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，化学方程式需配平，标注催化剂和气体符号：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。
（2）①甲组实验中，温度、催化剂质量均相同，仅过氧化氢浓度不同，浓度大的实验组产生相同体积气体用时更短，因此结论为：相同条件下，反应物的浓度越大，反应速率越大；②乙组实验中，相同条件下，加入氢氧化钠溶液时反应速率更快，因此$\ce{H_{2}O_{2}}$在氢氧化钠溶液环境下放出气体速率较大。
（3）逐一分析选项：A. $\ce{H_{2}O_{2}}$溶液含$\ce{H_{2}O_{2}}$和水，是混合物，正确；B. 5.1%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液中，假设溶液质量为100g，$\ce{H_{2}O_{2}}$质量为5.1g，其中氢元素质量为$5.1\ \mathrm{g} × \frac{2}{34}=0.3\ \mathrm{g}$，水的质量为94.9g，其中氢元素质量为$94.9\ \mathrm{g} × \frac{2}{18}\approx10.54\ \mathrm{g}$，总氢元素质量约10.84g，质量分数约10.84%，不是0.3%，错误；C. 二氧化锰不是$\ce{H_{2}O_{2}}$分解唯一催化剂，如氧化铁等也可催化，正确；D. $\ce{H_{2}O_{2}}$由分子构成，不含氢分子，错误。因此错误选项为BD。
（4）根据质量守恒定律，生成氧气的质量为反应前总质量减去反应后总质量：$108.8\ \mathrm{g} + 2.0\ \mathrm{g} - 110.0\ \mathrm{g}=0.8\ \mathrm{g}$。设参加反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$质量为$x$，结合化学方程式$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$，列比例式：$\frac{68}{32}=\frac{x}{0.8\ \mathrm{g}}$，解得$x=1.7\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(2) ① 相同条件下，反应物的浓度越大，反应速率越大；② 氢氧化钠溶液
(3) BD
(4) 参加反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量为1.7 g
【知识点】
化学方程式书写、影响化学反应速率的因素、化学方程式计算、物质的组成与分类
【点评】
本题以实验探究为载体，综合考查化学核心知识，涵盖方程式书写、实验变量分析、物质性质判断及化学计算，注重基础知识的应用与实验探究能力的考查，是典型的综合类化学题。
【难度系数】
0.6
本题围绕过氧化氢分解速率的探究展开，需分步骤解决各小问：首先回忆过氧化氢分解的反应方程式书写规则；其次通过控制变量法分析甲、乙组实验的变量，推导实验结论；然后逐一分析选项判断对错；最后利用质量守恒定律计算氧气质量，结合化学方程式计算过氧化氢质量。
【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，化学方程式需配平，标注催化剂和气体符号：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。
（2）①甲组实验中，温度、催化剂质量均相同，仅过氧化氢浓度不同，浓度大的实验组产生相同体积气体用时更短，因此结论为：相同条件下，反应物的浓度越大，反应速率越大；②乙组实验中，相同条件下，加入氢氧化钠溶液时反应速率更快，因此$\ce{H_{2}O_{2}}$在氢氧化钠溶液环境下放出气体速率较大。
（3）逐一分析选项：A. $\ce{H_{2}O_{2}}$溶液含$\ce{H_{2}O_{2}}$和水，是混合物，正确；B. 5.1%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液中，假设溶液质量为100g，$\ce{H_{2}O_{2}}$质量为5.1g，其中氢元素质量为$5.1\ \mathrm{g} × \frac{2}{34}=0.3\ \mathrm{g}$，水的质量为94.9g，其中氢元素质量为$94.9\ \mathrm{g} × \frac{2}{18}\approx10.54\ \mathrm{g}$，总氢元素质量约10.84g，质量分数约10.84%，不是0.3%，错误；C. 二氧化锰不是$\ce{H_{2}O_{2}}$分解唯一催化剂，如氧化铁等也可催化，正确；D. $\ce{H_{2}O_{2}}$由分子构成，不含氢分子，错误。因此错误选项为BD。
（4）根据质量守恒定律，生成氧气的质量为反应前总质量减去反应后总质量：$108.8\ \mathrm{g} + 2.0\ \mathrm{g} - 110.0\ \mathrm{g}=0.8\ \mathrm{g}$。设参加反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$质量为$x$，结合化学方程式$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$，列比例式：$\frac{68}{32}=\frac{x}{0.8\ \mathrm{g}}$，解得$x=1.7\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1) $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(2) ① 相同条件下，反应物的浓度越大，反应速率越大；② 氢氧化钠溶液
(3) BD
(4) 参加反应的$\ce{H_{2}O_{2}}$的质量为1.7 g
【知识点】
化学方程式书写、影响化学反应速率的因素、化学方程式计算、物质的组成与分类
【点评】
本题以实验探究为载体，综合考查化学核心知识，涵盖方程式书写、实验变量分析、物质性质判断及化学计算，注重基础知识的应用与实验探究能力的考查，是典型的综合类化学题。
【难度系数】
0.6
