Question

【题目】某研究小组对过氧化氢溶液制取氧气进行如下探究：

实验一：氧气制取和性质实验

(1)现有如下装置

①实验室用过氧化氢溶液制氧气的化学方程式为______________________，应选择的发生装置和收集装置分别是____________(填标号，下同)和____________。

②检查B装置气密性的操作是_____________________________。

③用收集的氧气进行“铁丝在氧气中燃烧”的实验，观察到的现象是_______________，反应的化学方程式为_______________________。

实验二：探究H2O2质量分数、溶液pH、温度对反应速率的影响

(2)设计如下表实验方案：

①实验1~3的实验目的是_____________________。

②a=____________；b=___________。

实验三：探究制取氧气的适宜催化剂

(3)实验方案如下：

I．用MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合，滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球，备用。

II．取30粒含MnO2的海藻酸钠微球，采用左下图装置进行实验。改用其他三种微球，分别重复上述实验，得到右下图的锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。

①每次实验时，海藻酸钠微球数应相同的原因________________________________。

②用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验，60s时压强瞬间回落，其原因是____________。

③从实验曲线看，催化效果较好、反应温和的催化剂是___________________。

Answer 1

【答案】 2H2O2MnO22H2O+O2↑ B D或E 用止水夹夹住橡胶管，往长颈漏斗中加水形成一段水柱，观察水柱是否变化（或其他合理答案） 火星四射，生成一种黑色固体 3Fe+2O2点燃Fe3O4 探究溶液的pH对反应速率的影响 a=15，b=20 或a=30，b=30 确保催化剂用量一致 产气速率过快，导致气压过大，橡胶塞被弹出（或其他合理答案） CuO

【解析】(1) ①根据过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气解答；根据反应物的状态、反应条件和生成氧气的密度和溶解性解答；②根据用止水夹夹住橡胶管，往长颈漏斗中加水形成一段水柱，观察水中柱是否变化解答；③根据铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体解答；(2)根据控制变量法分析解答；(3) ①根据确保催化剂用量一致解答；②根据压强瞬间回落可能是装置内压强与外界压强趋于一致分析解答；③根据实验曲线分析解答。(1) ①过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为2H2O2MnO22H2O+O2↑；反应物是固体和液体混合，反应在常温下进行，故应选择的发生装置是B；由于氧气的密度比空气大不易溶于水，可以选择向上排空气法或排水法收集，可选择的收集装置是D或E；②检查B装置气密性的操作是用止水夹夹住橡胶管，往长颈漏斗中加水形成一段水柱，观察水柱是否变化；③用收集的氧气进行“铁丝在氧气中燃烧”的实验，观察到的现象是火星四射，生成一种黑色固体，反应的化学方程式为3Fe+2O2点燃Fe3O4；(2) ①由表中数据可知，过氧化氢溶液的质量分数相同，反应温度相同，溶液的pH不同，故实验1~3的实验目的是探究溶液的pH对反应速率的影响；②对比分析实验4、5，若控制的变量为温度，则a=15，b=20；（或若控制的变量为H2O2质量分数则a=30，b=30）；(3) ①每次实验时，海藻酸钠微球数应相同的原因是确保催化剂用量一致；②用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验，60s时压强瞬间回落，其原因是产气速率过快，导致气压过大，橡胶塞被弹出；③从实验曲线看，催化效果较好、反应温和的催化剂是CuO。