Question

【題目】某研究小組對過氧化氫溶液制取氧氣進行如下探究：

實驗一：氧氣制取和性質實驗

(1)現有如下裝置

①實驗室用過氧化氫溶液制氧氣的化學方程式為______________________，應選擇的發生裝置和收集裝置分別是____________(填標號，下同)和____________。

②檢查B裝置氣密性的操作是_____________________________。

③用收集的氧氣進行“鐵絲在氧氣中燃燒”的實驗，觀察到的現象是_______________，反應的化學方程式為_______________________。

實驗二：探究H2O2質量分數、溶液pH、溫度對反應速率的影響

(2)設計如下表實驗方案：

①實驗1~3的實驗目的是_____________________。

②a=____________；b=___________。

實驗三：探究制取氧氣的適宜催化劑

(3)實驗方案如下：

I．用MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四種催化劑分別與海藻酸鈉溶液混合，滴入氯化鈣溶液制成含等質量催化劑、大小相同的海藻酸鈉微球，備用。

II．取30粒含MnO2的海藻酸鈉微球，采用左下圖裝置進行實驗。改用其他三種微球，分別重復上述實驗，得到右下圖的錐形瓶內壓強隨時間變化的曲線圖。

①每次實驗時，海藻酸鈉微球數應相同的原因________________________________。

②用含MnO2的海藻酸鈉微球進行實驗，60s時壓強瞬間回落，其原因是____________。

③從實驗曲線看，催化效果較好、反應溫和的催化劑是___________________。

Answer 1

【答案】 2H2O2MnO22H2O+O2↑ B D或E 用止水夾夾住橡膠管，往長頸漏斗中加水形成一段水柱，觀察水柱是否變化（或其他合理答案） 火星四射，生成一種黑色固體 3Fe+2O2點燃Fe3O4 探究溶液的pH對反應速率的影響 a=15，b=20 或a=30，b=30 確保催化劑用量一致 產氣速率過快，導致氣壓過大，橡膠塞被彈出（或其他合理答案） CuO

【解析】(1) ①根據過氧化氫在二氧化錳的催化下分解生成水和氧氣解答；根據反應物的狀態、反應條件和生成氧氣的密度和溶解性解答；②根據用止水夾夾住橡膠管，往長頸漏斗中加水形成一段水柱，觀察水中柱是否變化解答；③根據鐵在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成一種黑色固體解答；(2)根據控制變量法分析解答；(3) ①根據確保催化劑用量一致解答；②根據壓強瞬間回落可能是裝置內壓強與外界壓強趨于一致分析解答；③根據實驗曲線分析解答。(1) ①過氧化氫在二氧化錳的催化下分解生成水和氧氣，反應的化學方程式為2H2O2MnO22H2O+O2↑；反應物是固體和液體混合，反應在常溫下進行，故應選擇的發生裝置是B；由于氧氣的密度比空氣大不易溶于水，可以選擇向上排空氣法或排水法收集，可選擇的收集裝置是D或E；②檢查B裝置氣密性的操作是用止水夾夾住橡膠管，往長頸漏斗中加水形成一段水柱，觀察水柱是否變化；③用收集的氧氣進行“鐵絲在氧氣中燃燒”的實驗，觀察到的現象是火星四射，生成一種黑色固體，反應的化學方程式為3Fe+2O2點燃Fe3O4；(2) ①由表中數據可知，過氧化氫溶液的質量分數相同，反應溫度相同，溶液的pH不同，故實驗1~3的實驗目的是探究溶液的pH對反應速率的影響；②對比分析實驗4、5，若控制的變量為溫度，則a=15，b=20；（或若控制的變量為H2O2質量分數則a=30，b=30）；(3) ①每次實驗時，海藻酸鈉微球數應相同的原因是確保催化劑用量一致；②用含MnO2的海藻酸鈉微球進行實驗，60s時壓強瞬間回落，其原因是產氣速率過快，導致氣壓過大，橡膠塞被彈出；③從實驗曲線看，催化效果較好、反應溫和的催化劑是CuO。