Question

7．化学兴趣小组的同学对“二氧化锰在过氧化氢分解前后的质量和化学性质没有改变”这一结论产生了兴趣，决定进行亲身验证．

【查阅资料】
①过滤是将不溶于水的固体和液体分离开的操作，二氧化锰不溶于水．
②在一定范围内，温度升高，化学反应的速率会加快．
【初步验证】小华提出先用电子天平称量1.0g的二氧化锰，然后将其与过氧化氢溶液中，请写出该反应的化学方程式2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，反应类型是分解反应，待反应结束后，过滤，洗涤，再进行二次称量，结果发现所得数据大于1.0g，原因可能是没有干燥二氧化锰．
【实验改进】
       小强针对上述原因，提出烘干后再称量的方案，结果得到了准确的实验结论，与此同时，老师引导同学们可以尝试蒸发的方法，结果也得到了相同的结果．由此我们得出的实验结论是二氧化锰在反应前后质量不变．
【深入探究】
       对于二氧化锰在反应前后化学性质没有改变的验证，小兵提出可以直接向刚蒸干的二氧化锰中滴入过氧化氢溶液，若能观察到仍有产生大量气泡的现象，就可以得出结论．但小芳对此产生了异议，她的理由是刚蒸干的二氧化锰温度较高，能够加快过氧化氢的分解速率．（已确认产生的气体为氧气）
【实验反思】
        在过氧化氢制取氧气的过程中，二氧化锰的确起到了加快过氧化氢分解的作用，那么有没有别的方法也能起到这一效果呢？对此，兴趣小组的同学们展开了激烈的讨论，并最终设计出了如图甲所示的装置．
（1）此装置能较快收集到氧气的理论依据是在一定范围内，温度升高，化学反应的速率会加快．
（2）课堂上同学们利用如图甲所示装置做过氧化氢制取氧气的实验时，用带火星的木条检验氧气，却发现带火星的木条很难复燃，这又是为什么呢？此时氧气中混有大量水蒸气，很难使带火星的木条复燃．
（3）针对这一异常现象，兴趣小组的同学们去请教了老师，老师在思考以后，决定对甲装置进行改进，如乙图所示，发现带火星的木条较易复燃（图中的加热装置已略去）．
【交流与讨论】
（4）兴趣小组的同学们受到启发，在查阅了相关资料后，又共同设计处了图丙所示的装置，发现带火星的木条也易复燃（图中的加热装置已略去），根据图乙装置的启示，请你分析浓硫酸的作用可能是吸收水蒸气．
（5）再加热过氧化氢溶液制取氧气的过程中，加热的温度与集气瓶中氧气的体积分数之间存在联系（如曲线图所示），若能使带火星的木条复燃所需的氧气的体积分数最低为49%（只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响），现欲使带火星的木条复燃，应将加热过氧化氢溶液的最高温度控制在81℃．

Answer 1

分析 催化剂能够改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都不变；
过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气；
氯酸钾在二氧化锰催化作用下受热分解生成氯化钾和氧气．

解答 解：【初步验证】
过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；反应符合“一变多”的特点，属于分解反应；待反应结束后，过滤，洗涤，再进行二次称量，结果发现所得数据大于1.0g，原因可能是没有干燥二氧化锰，导致二氧化锰表面附着了一定量的水．
故填：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；分解反应；没有干燥二氧化锰．
【实验改进】
小强针对上述原因，提出烘干后再称量的方案，结果得到了准确的实验结论，与此同时，老师引导同学们可以尝试蒸发的方法，结果也得到了相同的结果，即二氧化锰在反应前后质量不变．
故填：二氧化锰在反应前后质量不变．
【深入探究】
对于二氧化锰在反应前后化学性质没有改变的验证，小兵提出可以直接向刚蒸干的二氧化锰中滴入过氧化氢溶液，若能观察到仍然产生大量气泡，就可以得出结论，但小芳对此产生了异议，她的理由是：刚蒸干的二氧化锰温度较高，能够加快过氧化氢的分解速率．
故填：产生大量气泡；刚蒸干的二氧化锰温度较高，能够加快过氧化氢的分解速率．
【实验反思】
（1）此装置能较快收集到氧气的理论依据是：在一定范围内，温度升高，化学反应的速率会加快．
故填：在一定范围内，温度升高，化学反应的速率会加快．
（2）利用如图甲所示装置做过氧化氢制取氧气的实验时，用带火星的木条检验氧气，却发现带火星的木条很难复燃，这是因为此时氧气中混有大量水蒸气，很难使带火星的木条复燃．
故填：此时氧气中混有大量水蒸气，很难使带火星的木条复燃．
【交流与讨论】
（4）兴趣小组的同学们受到启发，在查阅了相关资料后，又共同设计处了图丙所示的装置，发现带火星的木条也易复燃（图中的加热装置已略去），
由图乙装置可知，冷水是为了降低温度使水蒸气液化，从而使氧气更纯净一些，因此浓硫酸的作用可能是吸收水蒸气．
故填：吸收水蒸气．
（5）由图中可知，氧气的体积分数为49%时，温度约为81℃，因此欲使带火星的木条复燃，应将加热过氧化氢溶液的最高温度控制在81℃．
故填：81．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．