题目内容
【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___________________。
【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。
【题目】在高温条件下,铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体。小莉很好奇,设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物。
(1)试管尾部放一团湿棉花的目的是_____________________。
(2)探究生成的气体是什么?
用燃着的木条靠近飘到空中的肥皂泡,
有爆鸣声。说明生成的气体是_______。
(3)探究试管中剩余固体成分是什么?
【查阅资料】(1)常见铁的氧化物的物理性质如下表:
常见铁的氧化物 | FeO | Fe2O3 | Fe3O4 |
颜色、状态 | 黑色粉末 | 红棕色粉末 | 黑色晶体 |
能否被磁铁吸引 | 否 | 否 | 能 |
(2)稀盐酸(或稀硫酸)与铁反应产生气体,与铁的氧化物反应没有气体产生。
【初步验证】试管中剩余固体为黑色,能全部被磁铁吸引。
【猜想与假设】猜想一:剩余固体是Fe3O4;
猜想二:剩余固体是_____________。
【实验探究】根据猜想与假设,设计实验方案加以检验。
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
____________________ | _________ | 剩余固体是Fe3O4 |
【实验结论】铁和水蒸气反应的化学方程式为____________________。
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe2O3,理由是___________________。