Question

【題目】如下圖所示，某校化學(xué)興趣小組用過(guò)氧化氫（H2O2）溶液（MnO2作催化劑） 制取干燥氧氣，并用來(lái)測(cè)定 10g 某銅粉樣品（含少量雜質(zhì)碳）中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

回答下列問(wèn)題：（溫馨提示：2Cu+O22CuO；氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳）

（實(shí)驗(yàn)一）

（1）裝置A 中發(fā)生的化學(xué)方程式是__________。裝置B的作用是__________。

（2）通過(guò)稱量完全反應(yīng)前后裝置__________的質(zhì)量，進(jìn)行計(jì)算便可求出樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（3）實(shí)驗(yàn)完畢，小華同學(xué)誤將用剩的H2O2溶液和裝置C玻璃管中的剩余固體一起倒入燒杯中，發(fā)同有大量的氣泡產(chǎn)生，經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)產(chǎn)生的氣體是氧氣，小江和小田兩位同學(xué)對(duì)此頗感興趣，進(jìn)而展開(kāi)了他們的探究之旅。

（提出問(wèn)題）

是哪種物質(zhì)加快了H2O2的分解速率？

（大膽猜想）

猜想①：剩余固體中的氧化銅加快了H2O2溶液的分解。

猜想②：氧化銅能做H2O2分解的催化劑。

（實(shí)驗(yàn)二）

實(shí)驗(yàn)方案	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	分析及結(jié)論
步驟一：將帶火星的木條伸入盛有5mL5%過(guò)氧化氫溶液的試管。	帶火星木條不復(fù)燃	H2O2溶液常溫下產(chǎn)生氧氣的量很少，不足以使帶火星復(fù)燃。
步驟二：向盛有 5mL5%H2O2溶液的試管中加入 1g 氧化銅固體，將一根帶火星的木條伸入試管中。觀察現(xiàn)象。待反應(yīng)結(jié)束后將試管里的剩余物進(jìn)行___________、洗滌、干燥、稱量。對(duì)比反應(yīng)前后固體的質(zhì)量。	稱得固體質(zhì)量為 1g	猜想①成立，并且反應(yīng)前后固體的質(zhì)量相等。

（討論交流）

小川同學(xué)認(rèn)為，根據(jù)步驟一、二的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出的兩個(gè)結(jié)論就能判斷猜想②成立。你是否支持他的觀點(diǎn)？___________。若要證明猜想②成立，你認(rèn)為還應(yīng)補(bǔ)做的實(shí)驗(yàn)是___________。

（4）該化學(xué)興趣小組利用壓強(qiáng)傳感器，對(duì)MnO2、CuO、Fe2O3三種金屬氧化物中，哪一個(gè)更適宜作過(guò)氧化氫制取氧氣的催化劑，又做了如下數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究。

（實(shí)驗(yàn)三）實(shí)驗(yàn)方法如下：

Ⅰ.用MnO2、CuO、Fe2O3三種催化劑分別與海藻酸鈉溶液混合，滴入氯化鈣溶液制成含等質(zhì)量催化劑、大小相同的海藻酸鈉微球，備用。

Ⅱ.取30粒含MnO2的海藻酸鈉微球，采用如下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。改用其他兩種微球，分別重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得到的錐形瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)隨時(shí)間變化的曲線如下圖所示。

①每次重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，海藻酸鈉微球數(shù)應(yīng)相同的原因是_________________________________。

②用含MnO2的海藻酸鈉微球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，60s 時(shí)壓強(qiáng)瞬間回落，其原因可能是____________________。

③從實(shí)驗(yàn)曲線看，催化效果較好，反應(yīng)溫和的催化劑是______________________。

Answer 1

【答案】2H2O22H2O+O2↑ 干燥O2 C 過(guò)濾 帶火星的木條復(fù)燃 取過(guò)濾、洗滌、干燥、稱重后的1g固體置于5mL5%2H2O2溶液中，深入帶火星的小木條檢驗(yàn) 控制變量 產(chǎn)生氣體速率太快，使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)過(guò)大，把橡皮塞崩開(kāi) CuO

【解析】

[實(shí)驗(yàn)一]（1）過(guò)氧化氫在二氧化錳作催化劑的條件下能反應(yīng)生成水和氧氣，發(fā)生的化學(xué)方程式是2H2O22H2O+O2↑；濃硫酸具有吸水性，能干燥氧氣；

（2）銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，碳與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，因此無(wú)法通過(guò)裝置C的質(zhì)量變化進(jìn)行計(jì)算，但碳反應(yīng)生成的二氧化碳被氫氧化鈉吸收，因此可通過(guò)稱量裝置D反應(yīng)前后的質(zhì)量差求出二氧化碳的質(zhì)量，從而求出碳的質(zhì)量，進(jìn)一步算出銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

[實(shí)驗(yàn)二]步驟一將帶火星的木條伸入盛有5mL，5%H2O2溶液的試管，觀察到帶火星木條不復(fù)燃，這說(shuō)明H2O2溶液常溫下產(chǎn)生氧氣的量少，不足以使帶火星木條不復(fù)燃；

步驟二：向盛有5mL 5%H2O2溶液的試管中加入1g氧化銅固體，將一根帶火星的木條伸入試管，觀察到帶火星的木條復(fù)燃，待反應(yīng)結(jié)束后將試管的剩余物進(jìn)行過(guò)濾，洗滌、干燥、稱量。對(duì)比反應(yīng)前后固體的質(zhì)量，稱得固體質(zhì)量為1g，這說(shuō)明猜想①成立，并且反應(yīng)前后固體的質(zhì)量相等；

若要證明猜想②成立，還應(yīng)補(bǔ)做的實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證化學(xué)反應(yīng)前后，氧化銅的化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有改變，即將過(guò)濾出來(lái)的1g氧化銅放入盛有5mL 5%H2O2溶液的試管中，觀察是否還會(huì)產(chǎn)生能使帶火星的木條復(fù)燃的氣體；

[實(shí)驗(yàn)三]①每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，海藻酸鈉微球數(shù)應(yīng)相同是為了確保催化劑用量一致；

②用含MnO2的海藻酸鈉微球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，60s時(shí)壓強(qiáng)瞬間回落，可能是因?yàn)楫a(chǎn)生氣體的速率過(guò)快，導(dǎo)致氣壓過(guò)大，橡皮塞被彈出；

③從實(shí)驗(yàn)曲線看，二氧化錳太劇烈，氧化鐵和三氧化二鉻太慢，故催化效果較好、反應(yīng)溫和的催化劑是CuO。