Question

小岳同學所在的學習小組對實驗室用過氧化氫溶液制O₂的知識做了全方位的探究，下面是他們的學習實錄：
（1）實驗發生裝置的探究學習：
根據反應物的狀態和反應條件，小岳從下列裝置中選擇了D作為發生裝置，你認為他該選擇的收集裝置是

 

．

實驗過程中小岳發現，試管中產生了很多泡沫，甚至有些進入導氣管中．經過討論，該小組同學認為泡沫的產生可能有很多原因：可能是試管的橫截面積太小，氣泡不易破裂．你認為他們的猜測還可能有①

 

、②

 

．小岳將發生裝置改成了C，發現泡沫沒有了，但是反應的速率很快，很難對實驗進行控制．小晨建議小岳將反應裝置換成B就可以了．小晨的理由是

 

．
（2）催化劑選擇的探究學習：
通過課堂上的學習，小靜了解到：MnO₂、土豆塊都可以做H₂O₂分解的催化劑，于是萌生了尋找適合催化劑的想法．通過查閱資料，小靜還了解到部分鹽（溶液）也能對過氧化氫的分解具有催化作用，如CuCl₂、CuSO₄等鹽（溶液）．于是小靜做了以下的探究．
①請你幫助她完成實驗報告：

實驗過程	實驗現象	實驗結論
在一支試管中加入5mL 6%的H2O2溶液，然后滴入適量的CuCl2溶液，把帶火星的木條伸入試管．		CuCl2溶液可以催化分解H2O2

②已知CuCl₂在水中可解離出Cu²⁺和Cl^-，同學們提出以下猜想：
小凱說：真正催化分解H₂O₂的是CuCl₂溶液中的H₂O；
小毅說：真正催化分解H₂O₂的是CuCl₂溶液中的Cu²⁺；
小留說：真正催化分解H₂O₂的是CuCl₂溶液中的Cl^-；
你認為最不可能的是

 

同學的猜想，理由是

 

．
③同學們對余下的兩個猜想，用實驗進行了探究．請你仔細分析后填表：

實驗過程	實驗現象	結論
先向盛有5mL 6%的H2O2溶液的試管中加入少量的HCl溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	無明顯現象
再向這支試管中加入少量的   ，并把帶火星的木條伸入試管．

Answer 1

分析：（1）根據過氧化氫制取氧氣的反應原理是2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，其中氧氣的密度比空氣略大，不易溶于水，判斷其收集裝置；泡沫產生的原因可從雙氧水濃度、氧氣密度、試管容積等方面考慮．從分液漏斗的優點可知道，它可以控制滴入液體的速度即可控制反應的速率．
（2）真正起到催化作用的是鹽溶液中的金屬離子，不是酸根離子，也不是水，根據實驗現象或結論完成表格．

解答：解：過氧化氫制取氧氣的反應原理是2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，其中氧氣的密度比空氣略大，不易溶于水．
（1）所以收集裝置應該用向上排空氣法或排水法，他該選擇的收集裝置是E或G．
泡沫產生可能的原因有：雙氧水濃度太大或氧氣密度比空氣大或試管容積太小或MnO₂較多（答出其中兩點即可，其他合理答案均可）．
反應裝置換成B，用分液漏斗可以控制雙氧水滴加的量，即可控制反應的速率．
（2）①根據所給的實驗結論可推出反應發生有氧氣生成，所以實驗現象為：帶火星的木條復燃．
②最不可能的是小凱同學的猜想，因為雙氧水溶液中就含有水．
③結合①②中得出的結論可知，起到催化作用的是鹽溶液中的金屬離子，不是酸根離子，根據此可依次填空：b、Cl^─不能催化分解H₂O₂；c、CuCl₂或CuSO₄或CuO或Cu（OH）₂等（其他合理答案也行）；d、帶火星木條復燃；e、Cu²⁺能催化分解H₂O₂．
故答案為
（1）E或G；反應太快、雙氧水濃度太大；用分液漏斗可以控制雙氧水滴加的量．
（2）①a、帶火星的木條復燃．
②小凱，雙氧水溶液中就含有水．
③b、Cl^─不能催化分解H₂O₂；
c、CuCl₂或CuSO₄或CuO或Cu（OH）₂等（其他合理答案也行）；
d、帶火星木條復燃；
e、Cu²⁺能催化分解H₂O₂．

點評：主要考查了常用氣體的性質，常用氣體的發生裝置和收集裝置與選取方法以及根據實驗結論或現象進行猜想和推理并探究結果的能力．培養了學生探究學習的能力．
實驗室制取氧氣和二氧化碳的反應原理和實驗裝置要掌握，這是兩個比較典型的實驗，具有代表性．氣體的收集裝置要根據所收集的氣體的密度大小，是否溶與水來判斷其收集方式以及收集裝置．一般情況下，不溶于水的采用“排水法”，密度比空氣大的可用“向上排空氣法”，密度比空氣小的可用“向下排空氣法”來收集氣體．