Question

小岳同学所在的学习小组对实验室用过氧化氢溶液制O₂的知识做了全方位的探究，下面是他们的学习实录：
（1）实验发生装置的探究学习：
根据反应物的状态和反应条件，小岳从下列装置中选择了D作为发生装置，你认为他该选择的收集装置是

 

．

实验过程中小岳发现，试管中产生了很多泡沫，甚至有些进入导气管中．经过讨论，该小组同学认为泡沫的产生可能有很多原因：可能是试管的横截面积太小，气泡不易破裂．你认为他们的猜测还可能有①

 

、②

 

．小岳将发生装置改成了C，发现泡沫没有了，但是反应的速率很快，很难对实验进行控制．小晨建议小岳将反应装置换成B就可以了．小晨的理由是

 

．
（2）催化剂选择的探究学习：
通过课堂上的学习，小静了解到：MnO₂、土豆块都可以做H₂O₂分解的催化剂，于是萌生了寻找适合催化剂的想法．通过查阅资料，小静还了解到部分盐（溶液）也能对过氧化氢的分解具有催化作用，如CuCl₂、CuSO₄等盐（溶液）．于是小静做了以下的探究．
①请你帮助她完成实验报告：

实验过程	实验现象	实验结论
在一支试管中加入5mL 6%的H2O2溶液，然后滴入适量的CuCl2溶液，把带火星的木条伸入试管．		CuCl2溶液可以催化分解H2O2

②已知CuCl₂在水中可解离出Cu²⁺和Cl^-，同学们提出以下猜想：
小凯说：真正催化分解H₂O₂的是CuCl₂溶液中的H₂O；
小毅说：真正催化分解H₂O₂的是CuCl₂溶液中的Cu²⁺；
小留说：真正催化分解H₂O₂的是CuCl₂溶液中的Cl^-；
你认为最不可能的是

 

同学的猜想，理由是

 

．
③同学们对余下的两个猜想，用实验进行了探究．请你仔细分析后填表：

实验过程	实验现象	结论
先向盛有5mL 6%的H2O2溶液的试管中加入少量的HCl溶液，并把带火星的木条伸入试管．	无明显现象
再向这支试管中加入少量的   ，并把带火星的木条伸入试管．

Answer 1

分析：（1）根据过氧化氢制取氧气的反应原理是2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，其中氧气的密度比空气略大，不易溶于水，判断其收集装置；泡沫产生的原因可从双氧水浓度、氧气密度、试管容积等方面考虑．从分液漏斗的优点可知道，它可以控制滴入液体的速度即可控制反应的速率．
（2）真正起到催化作用的是盐溶液中的金属离子，不是酸根离子，也不是水，根据实验现象或结论完成表格．

解答：解：过氧化氢制取氧气的反应原理是2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，其中氧气的密度比空气略大，不易溶于水．
（1）所以收集装置应该用向上排空气法或排水法，他该选择的收集装置是E或G．
泡沫产生可能的原因有：双氧水浓度太大或氧气密度比空气大或试管容积太小或MnO₂较多（答出其中两点即可，其他合理答案均可）．
反应装置换成B，用分液漏斗可以控制双氧水滴加的量，即可控制反应的速率．
（2）①根据所给的实验结论可推出反应发生有氧气生成，所以实验现象为：带火星的木条复燃．
②最不可能的是小凯同学的猜想，因为双氧水溶液中就含有水．
③结合①②中得出的结论可知，起到催化作用的是盐溶液中的金属离子，不是酸根离子，根据此可依次填空：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、带火星木条复燃；e、Cu²⁺能催化分解H₂O₂．
故答案为
（1）E或G；反应太快、双氧水浓度太大；用分液漏斗可以控制双氧水滴加的量．
（2）①a、带火星的木条复燃．
②小凯，双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、带火星木条复燃；
e、Cu²⁺能催化分解H₂O₂．

点评：主要考查了常用气体的性质，常用气体的发生装置和收集装置与选取方法以及根据实验结论或现象进行猜想和推理并探究结果的能力．培养了学生探究学习的能力．
实验室制取氧气和二氧化碳的反应原理和实验装置要掌握，这是两个比较典型的实验，具有代表性．气体的收集装置要根据所收集的气体的密度大小，是否溶与水来判断其收集方式以及收集装置．一般情况下，不溶于水的采用“排水法”，密度比空气大的可用“向上排空气法”，密度比空气小的可用“向下排空气法”来收集气体．