11.某兴趣小组同学对实验室制备氧气的若干问题进行如下实验探究.
(1)为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速度的影响,甲同学设计以下对比实验:
Ⅰ.将2.45g KClO
3与1.0g MnO
2均匀混合加热
Ⅱ.将x g KClO
3与1.0g CuO均匀混合加热
在相同温度下,比较两组实验产生O
2的快慢.通常采用的方法有:
①测相同时间内产生O
2的体积
②测收集相同体积O
2所需的时间;
Ⅰ中反应的文字表达式是氯酸钾 $→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气;
Ⅱ中x的值应为2.45.
(2)乙同学用KClO
3和MnO
2的混合物制取O
2,完全反应后的固体残渣,经以下四步实验操作,回收得到了较纯净的MnO
2(残渣中只有MnO
2难于水).
他的正确操作先后顺序是bcda(填写选项符号).
a.烘干 b.溶解 c.过滤 d.洗涤
步骤 c需用到的实验仪器有:铁架台(带铁圈)、漏斗、烧杯、.
(3)丙同学对课本“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”以及“寻找新的催化剂”研究性实验,引起了化学探究小组的兴趣.
【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂?如果能,其催化效果如何?
【实验探究】
实验步骤 | 实验现象 |
I.分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中,向A试管中加入ag氧化铁粉末,并分别在A、B两支试管中插入带火星木条,观察现象. | A试管中产生气泡,带火星木条复燃,B试管中无明显现象 |
II.待A试管中没有现象发生时,重新加入过氧化氢溶液,并把带火星的木条伸入试管,如此反复多次试验,观察现象. | 试管中均产生气泡,带火星木条均复燃 |
III.将实验 II中的剩余物小心过滤,并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量,所得固体质量仍为ag. | / |
IV.分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中,向C试管中加入ag氧化铁粉末,向D试管中加入ag二氧化锰粉末,观察现象. | / |
【实验结论】
(1)A中产生的气体是氧气.
(2)实验II、III证明:氧化铁的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化,可以作过氧化氢溶液分解的催化剂.
(3)写出氧化铁催化过氧化氢溶液分解的文字表达式过氧化氢$\stackrel{氧化铁}{→}$水+氧气.
【实验评价】
(1)实验设计IV的目的是进行对比.
(2)若实验IV观察到D试管中产生气泡的速率更快,由此你可以得到的结论是二氧化锰的催化效果比氧化铁好.
【实验拓展】
(1)查阅资料得知:氧化铜、硫酸铜、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂.下列有关催化剂的说法中正确的是B(填序号).
A.MnO
2只能作过氧化氢溶液分解的催化剂
B.同一个化学反应可以有多种催化剂
C.催化剂只能加快化学反应的速率
D.用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物
(2)实验创新是中学生最为重要的科学素养.如图是某学校的师生对“MnO
2催化H
2O
2溶液分解实验装置的创新设计”,实验过程如下:
①将一支球形干燥管水平放置,用滴管吸取3mL(密度为1g/mL)质量分数为5%的H
2O
2加入干燥管的球泡内,再用药匙取0.2g MnO
2粉末,加在干燥管的进气管的管壁上.
②点燃橡胶塞上棒香后,塞紧干燥管并将其竖立,观察到带火星的棒香立即复燃.
对该创新实验的评价,你认为不合理的是BC(填序号).
A.实验中所用的仪器、材料及药品均易得到
B.实验使用的药品用量太大
C.反应速度太慢,耽误时间
D.实验现象明显,整个装置好似点燃的灯塔,趣味性强.