濃度對過氧化氫分解速率的影響實驗裝置圖

⑴ 設計實驗:探究過氧化氫酶濃度對過氧化氫分解速率的影響

首先設計abc三個實驗組。即取三支試管。
向abc中分別加入5%的過氧化氫溶液。
向a中加入10ml蒸餾水。向b中加入10ml10%的肝臟研磨液。向c中加入20%的肝臟研磨液。
觀察並記錄各組產生氣泡速率（用快，較快，一般，慢等表示即可）。

⑵ 在探究溫度對雙氧水分解速率的影響時如何檢查該實驗裝置的氣密性

（1）氣密性的檢驗是根據壓強原理，可以關閉分液漏斗活塞，將注射器外移看停止用力後看注射器活塞能夠復原，也可固定注射器活塞，採用液面差法，也可用升高溫度法，故選AB；
（2）由甲組兩個實驗對比可以看出實驗Ⅱ中催化劑與實驗Ⅰ中的相同，而過氧化氫濃度不同，因此甲組的實驗目的為探究濃度對速率的影響；
（3）由圖象可知在體積-時間圖，斜率即可代表化學反應速率，由甲組實驗兩條曲線可知，甲組實驗Ⅱ斜率大，因此H ₂ O ₂ 的濃度越大分解速率越快，
（4）由乙組研究的酸、鹼對H ₂ O ₂ 分解影響因素的數據分析可知鹼性越強，放出氣體的速率越快，
（5）由題意知BaO ₂ 固體與H ₂ SO ₄ 溶液反應制H ₂ O ₂ 的反應物為BaO ₂ 和H ₂ SO ₄ ，產物為H ₂ O ₂ ，根據原子守恆可知另一種產物為硫酸鋇，即：BaO ₂ +H ₂ SO ₄ =H ₂ O ₂ +BaSO ₄ ↓，由圖可知酸性條件下，H ₂ O ₂ 分解的速率慢，
故答案為：
（1）AB；（2）濃度；
（3）越快；（4）鹼；
（5）過氧化氫在酸性環境下分解較慢．

⑶ 下圖是測量過氧化氫酶與過氧化氫反應放出O2的實驗裝置．水槽內注有清水，清水的溫度為37℃，倒置的量筒內

（1）小濾紙片在肝臟研磨液浸泡，因此圓形小濾紙片的數量的變化代表過氧化氫酶數量的變化，因此如果其他條件不變，改變圓形小濾紙片的數量，酶的濃度將發生變化，即酶濃度變成自變數，因此該實驗探究的問題是酶濃度與與酶促反應速率的關系．
（2）果上述兩實驗的結果無明顯差異，說明兩組實驗酶的濃度差距太小，可以通過增大兩組實驗中使用的圓形濾紙片數目的差距，增加兩組實驗酶的濃度差距，如將圓形小濾紙片的數量改成1片．
（3）如果將圓形小濾紙片的數量改成1片，與第一組實驗相比，酶濃度低，酶促反應速率降低，達到平衡時所用的時間延長．
（4）②分析題圖可知，該實驗的目的是研究pH對酶促反應速率的影響，實驗的自變數是PH，圓形濾紙片的數量是無關變數，各組實驗圓形濾紙片的數量應該相同．
③在各次實驗的反應小室旋轉180度前，先要把10mL 3% H₂O₂溶液與緩沖液混合，將PH調節到預設的PH值．
（5）由於過氧化氫的分解速率受溫度影響較大，溫度升高過氧化氫分解反應速率加快，因此不能用過氧化氫酶探究不同溫度對酶促反應速率的影響．
故答案為：
（1）酶濃度
（2）增大兩組實驗中使用的圓形濾紙片數目的差距
（3）
（4）②相同
③緩沖液混合
（5）不能，因為溫度本身對反應速率影響顯著，溫度升高過氧化氫分解反應速率加快

⑷ 某同學設計下表所示實驗，探究金屬銅對H2O2分解速率的影響． 操作 裝置 現象 1、取一小塊銅

（1）儀器①和儀器②加入的過氧化氫的濃度相同，但是儀器②中沒有加入銅網，所以儀器②所起的作用是對照作用；
（2）由上述實驗，得出銅的作用是能加快H₂O₂分解的速率；
（3）過氧化氫分解生成了水和氧氣，反應的方程式是：2H₂O₂=2H₂O+O₂↑；
（4）由催化劑的定義可知，催化劑在反應前後質量和化學性質不變，要探究銅是不是H₂O₂分解的催化劑，需要對上述實驗方案進行補充，其中必要的是：稱量實驗前銅絲網的質量，將實驗後的銅絲網乾燥、稱重，對比反應前後的質量的是否變化；將實驗後的銅絲網插入AgNO₃溶液中，探究銅的性質是否改變；
（5）設需要30%濃的H₂O₂溶液的質量為X，則
300g×5%=X×30% 解得：X=50g
故答為：（1）和①作對比；（2）銅能加快H₂O₂分解的速率；（3）2H₂O₂=2H₂O+O₂↑；（4）ABD；（5）50g．

⑸ 過氧化氫的分解反應 在常溫中和在熱水中的實驗現象

實驗四 過氧化氫分解反應速率常數的測定
（驗證性實驗）
實驗目的
用量氣法測定過氧化氫分解反應的速率和半衰期。
熟悉一級反應的特點，了解濃度、溫度和催化劑等因素對反應速率的影響。
實驗原理
過氧化氫是很不穩定的化合物，在沒有催化劑作用時也能分解，特別是在中性或鹼性水溶液中，但分解速率很慢。當加入催化劑時能促使過氧化氫較快分解，分解反應為
2=2+↑ （4.1）
在介質和催化劑種類、濃度（或質量）固定時，反應為一級反應，
其速率方程可表示為
-=kc
積分,得
ln=-kt （4.2）
式中和c——反應物過氧化氫在起始時刻和t時刻的濃度。反應的半衰期為
= （4.3）
在催化分解過程中，t時刻的濃度變化可以通過測量在相應時間內分解放出的氧氣的體積得出。因為分解過程中，反應放出氧氣的體積在恆溫恆壓下正比於分解了的過氧化氫的物質的量。若以表示過氧化氫全部分解時放出氧氣的體積，表示過氧化氫在時刻分解放出氧氣的體積，則
∝ c ∝(-)
代入式（4.3），得
ln=ln= - kt
或 ln(-)= - kt + ln （4.4）
測量一系列不同時刻的及，根據上式可知，以ln(-)對t作圖，由直線斜率可求得反應的表觀速率常數k。根據阿侖尼烏斯方程
ln= （4.5）
或 ln k =- + B （4.6）
測得兩個或多個不同溫度下的值，即可求得反應的活化能。
在水溶液中能加快過氧化氫分解反應速率的催化劑有很多種，如KI、Pt、Ag、Mn、Fe等。本實驗分別以Mn和KI為催化劑，在室溫條件下測定過氧化氫分解反應的速率常數和半衰期。儀器裝置如圖8.1所示，分解放出的氧氣，壓低量氣管的液面，在不同時刻調整水準瓶液面，使其與量氣管的液面相平，同時記錄時間和量氣管的示值，即得每個時刻放出氧氣的體積。
在實驗中用化學分析法測定。先在酸性溶液中用標准KMn溶液滴定法求出過氧化氫的起始濃度。反應為
2Mn + 6+ 5=2+ 5↑+ 8
過氧化氫的物質的量濃度可由下式求得：
= （4.7）
式中——滴定時取樣體積（mL）；
——滴定用的KMn溶液體積（mL）。
由分解反應的化學計量式（8.1）可知，1mol分解能放出1/2 mol，根據理想氣體狀態方程可以計算出 mL。
= （4.8）
式中——分解反應所用溶液的體積（mL）；
p——氧的分壓，即大氣壓減去實驗溫度下水的飽和蒸汽壓（Kpa）；
T——實驗溫度（K）；
R——氣體常數。
儀器與試劑
分解速率測定裝置1套，錐形瓶（250 mL）3個，移液管（10、50 mL）各2支、1支，小勺1個。
0.04 溶液，Mn催化劑粉末。
實驗內容
過氧化氫分解速率的測定裝置如圖4.1所示。
試漏。旋轉三通活塞4，使系統與外界相通，舉高水準瓶，使液體充滿量氣管。然後旋轉三通活塞4，使系統與外界隔絕，降低水準瓶，使量氣管與水準瓶水位相差10cm左右，若保持4min不變，即表示不漏氣；否則應找出系統漏氣原因，並設法排除之。然後讓系統通大氣，調節水準瓶，使量氣管和水準瓶的水位相平並處於上端刻度為零處。
用移液管移取10 mL質量分數為2%溶液、40mL與錐形瓶2中，放進1支磁攪拌子(磁力反應釜)，然後用小勺加入少量？（約0.005g）Mn催化劑,低速開啟電磁攪拌，同時記下反應起始時間。間隔30s後塞緊橡皮塞，旋轉三通活塞，使系統與外界隔絕，每隔1min讀取量氣管讀數一次，共讀18～20組數據。
在干凈的錐形瓶2中移入10 mL溶液，放入磁攪拌子，迅速塞緊橡皮塞。其他步驟同[2]。
測定溶液的初始濃度。移取5 mL溶液於250ml錐形瓶中,加入10ml3,用0.04 KMn標准溶液滴至淡粉紅色,讀取消耗KMn標准溶液的體積。重復測定2次,取3次測定的平均值。
注意事項:
在進行實驗時,反應體系必須絕對與外界隔離,以避免氧氣逸出。
在量氣管內讀數時，一定要使水準瓶和量氣管內液面保持同一水平面。
每次測定應選擇合適的攪拌速度，且測定過程中攪拌速應恆定。
以KMn標准溶液滴定，終點為淡粉紅色，且能保持30s不褪色，不能過量。
對過氧化氫分解反應有催化作用的物質很多，所以過氧化氫應現用現配，而且最好是採用二次蒸餾水來配製。

圖4.1 過氧化氫分解速率的測定裝置
1-電磁攪拌器; 2-錐型瓶; 3-橡皮塞; 4-三通活塞; 5-量氣管; 6-水準瓶
數據記錄與處理
將實驗數據記錄於表4.1中。
實驗溫度： 氣壓：
表4.1 實驗數據記錄表
Mn作催化劑 KI作催化劑
時間／min ／mL ln(-) 時間／min ／mL ln(-)

①計算溶液的初始濃度及。
②分別就Mn及KI做催化劑列出t、和ln(-)數據表。
③分別作ln(-)-t圖，由直線斜率求反應速率常數k,並計算半衰期。
討論
求值
值也可採用如下兩種方法來求取：
(1) 加熱法
在測定若干個的數據之後，將反應後期的過氧化氫溶液在50～60下加熱約15min可認為已全部分解，冷卻至實驗溫度，在量氣管中讀取。
(2) 外推法
以1/t為橫坐標對作圖，將直線段外推至1/t為零（即t→∞）時，在縱軸上的截距即為。
在低溫下反應時，作圖外推求得的與化學分析、加熱法的結果比較一致。但在較高溫度下作圖得到的值都偏高，溫度越高，偏差越大。這是因為在較高溫度下，水的飽和蒸汽壓較高。在量氣管中所佔比例較大，它的體積隨氧氣的增加而遞增，使測量值偏大。因而也逐漸增大外推曲線的斜率，結果曲線在縱軸上的截距就偏大，而且溫度越高，這種偏差就越大，因此每個時刻測得的值都必須扣除水蒸氣的體積。但實驗表明，即使是扣除了水蒸氣的影響，在高溫時對時1/t曲線在1/t→0時也不是直線關系，因此也不能隨意外推求，也就是說作圖法外推求只能適用於低溫反應情況。
Guggenheim法求k
本實驗因為過氧化氫分解反應為一級反應，求k時還可以採用無需測知的Guggenheim法。由式（4.4）
㏑(-）=- kt + ㏑
將上式寫成
t時刻 -= （4.9）
t+△t時刻 -= （4.10）
設△t為恆定的時間間隔，則將式（4.9）減去（4.10），得
-=(1-
即有 -= 常數 （4.11）
將式（4.11）寫成對數形式
㏑(-)=- kt + B （4.12）
式中B=㏑[(1-)]也為常數。
保持△t恆定，以㏑（-）對t作圖應為直線，由其斜率可求k值。

⑹ 為了研究外界條件對過氧化氫分解速率的影響，某同學做了以下實驗． 實驗編號 實驗操作 實驗現象

（1）過氧化氫分解產生了水和氧氣，該反應的化學方程式為：2H₂O₂