Question

小明將家中清洗傷口用的消毒液——“雙氧水”拿到學校的實驗室，在老師的指導下和同學們一起做了如下實驗。

【第一組實驗】檢驗該雙氧水是否失效。

⑴ 實驗過程

①在試管中加入5 mL 的“雙氧水”，把帶火星的木條伸入試管中，發現木條未復燃；

②用酒精燈給上述試管加熱，液體中有氣泡產生，把帶火星的木條伸入試管中，發現木條仍未復燃；

③如右圖裝置進行操作，帶火星的木條復燃，水槽中冰水所起的作用是                。

⑵ 實驗結論：                    。

【第二組實驗】探究：氧化銅（CuO）能否催化“雙氧水”分解

[猜想]  Ⅰ. CuO不是催化劑、也不參與反應，反應前后質量和化學性質不變；

            Ⅱ. CuO參與反應產生O₂，反應前后質量和化學性質發生了改變；

            Ⅲ. CuO是反應的催化劑，反應前后                  。

     [實驗]用天平稱量0.2gCuO，取5mL的過氧化氫溶液于試管中，進行如下實驗：

⑶ 完成下表：

步驟③現象	步驟⑥結果	步驟⑦現象	結論
溶液中            ， 帶火星的木條復燃。		溶液中有氣泡放出，                 。	猜想Ⅰ、Ⅱ不成立，猜想Ⅲ成立。

⑷ 步驟③結束后，用手接觸試管底部，感覺燙手。說明“雙氧水”分解的化學反應    （選填“放熱”或“吸熱”）。

⑸ 步驟④需用到的實驗儀器有：鐵架臺（帶鐵圈）、漏斗（帶濾紙）、燒杯、    。

⑹ 操作④中需要將圓形濾紙折疊處理，下列圖示中不該出現的情形是    _(填序號)．

  

⑺ 步驟⑦的目的                  

⑻ 過氧化氫能被CuO催化分解放出O₂的反應表達式為              。

【第三組實驗】探究：不同種類催化劑能否改變“雙氧水”分解出氧氣的量

 [實驗]分別選用二氧化錳與氧化銅，采用下圖試劑與裝置實驗，測量所得氧氣的體積

⑼ 檢查該裝置氣密性的方法是連接好裝置，從水準瓶注水，量氣管中液面與右邊液面形成高度差，做好標記，一段時間后，兩邊高度差     （填“變大”、“變小”或“不變”），說明氣密性良好。

⑽ 使用冷水冷凝的目的是    _。反應前應將液面調節到量氣管的“0”刻度，并使兩邊液面相平，反應后讀數前，還需要進行的操作是    。

⑾ 兩次實驗表明，使用不同催化劑在常溫下測得量氣管讀數均為112.0mL(O₂的密度為1.43 g/L)，則實驗中選用的量氣管規格合適的是    （填字母序號）。

A. 100 mL    B.200 mL    C. 500 mL

⑿ [實驗結論]：不同種類的催化劑        改變雙氧水分解出氧氣的量。

【拓展研究】查閱資料得知實驗所取5mL 6%雙氧水中含過氧化氫（H₂O₂）0.34 g。請計算說明過氧化氫中的氧元素是否全部轉化為氧氣。（請寫出計算過程，4分）

 

Answer 1

【答案】

[第一組實驗]（1）使氧氣中的水蒸氣冷凝（除去氧氣中的水蒸氣）

（2）雙氧水沒有失效

[第二組實驗][猜想]  Ⅲ. 質量和化學性質不變

 ⑶ 完成下表：

步驟③現象	步驟⑥結果	步驟⑦現象	結論
有氣泡冒出	仍為0.2 g （氧化銅質量不變）	使帶火星木條復燃

⑷ 放熱　⑸ 玻璃棒　⑹ D   ⑺ 檢驗氧化銅化學性質是否改變（或能否再催化過氧化氫分解）

⑻ H₂O₂  H₂O＋O₂

[第三組實驗]

⑼ 不變　⑽ 使產生的氧氣冷卻到常溫（除去氧氣中的水蒸氣）　移動水準瓶，使兩邊水面相平

⑾ B

⑿ [實驗結論]：不能

[拓展研究]（請寫出計算過程，4分）   計算出氧氣質量0.16 g，1分；計算出過氧化氫中氧元素質量0.32 g，2分；判斷，1分。其它，請酌情給分。

【解析】[第一組實驗]

（1）③在加熱時水會氣化，可能干擾實驗現象，所以冰水的作用是讓水蒸氣冷凝；

（2）根據第③步中帶火星的木條復燃，可以得出該過氧化氫沒有失效；

[第二組實驗]（1）催化劑的質量和化學性質反應前后不變；

（3）根據實驗結論猜想Ⅲ成立，說明氧化銅是過氧化氫分解的催化劑，所以③中加入氧化銅后會迅速生成大量氧氣，有氣泡產生，催化劑能改變物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質不變，所以過濾后稱量質量不變，且化學性質不變，仍能對過氧化氫溶液起到催化作用；

（4）用手接觸試管底部，感覺燙手．說明“雙氧水”分解放熱；

（5）過濾用到的儀器有燒杯、鐵架臺、漏斗、玻璃棒；

（6）過濾時將圓形濾紙對折兩次，所以D錯誤；

（7）已經驗證了二氧化錳能加快改反應速率和質量不變，但還沒有驗證二氧化錳的化學性質在反應前后是否改變，所以步驟⑦的目的是檢驗氧化銅化學性質是否改變（或能否再催化過氧化氫分解）；

（8）過氧化氫在氧化銅的催化作用下生成氧氣和水；

[第三組實驗]

（9）從水準瓶注水，量氣管中液面與右邊液面形成高度差，做好標記，一段時間后，兩邊高度差不變，說明裝置不漏氣；

（10）雙氧水分解放熱，生成的水會汽化，若不除去，會使測量值偏大，所以冰水的作用是除去氧氣中的水蒸氣；實驗時氣體收集在量氣管中．若要保證讀取的氣體體積沒有誤差，在反應后讀數前要上下移動水準瓶使兩邊液面相平；

（11）為減小誤差，所選擇的量氣管應與生成氣體的體積相近；

[拓展研究]（12）根據（11）中所測數據均為112.0mL，可得出結論：不同種類的催化劑不能改變生成氧氣的量；

5mL 6%雙氧水中含過氧化氫（H₂O₂）0.34g，則含有氧元素的質量為：0.34g××100%=0.32g

設生成氧氣的質量為x

2H₂O₂   2H₂O+O₂↑

68                       32

0.34g                    x

68:32=0.34g:x  解得 x= 0.16g

∴過氧化氫中的氧元素并未全部轉化為氧氣．