Question

【题目】如下图所示，某校化学兴趣小组用过氧化氢（H2O2）溶液（MnO2作催化剂） 制取干燥氧气，并用来测定 10g 某铜粉样品（含少量杂质碳）中铜的质量分数。

回答下列问题：（温馨提示：2Cu+O22CuO；氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳）

（实验一）

（1）装置A 中发生的化学方程式是__________。装置B的作用是__________。

（2）通过称量完全反应前后装置__________的质量，进行计算便可求出样品中铜的质量分数。

（3）实验完毕，小华同学误将用剩的H2O2溶液和装置C玻璃管中的剩余固体一起倒入烧杯中，发同有大量的气泡产生，经检验确认产生的气体是氧气，小江和小田两位同学对此颇感兴趣，进而展开了他们的探究之旅。

（提出问题）

是哪种物质加快了H2O2的分解速率？

（大胆猜想）

猜想①：剩余固体中的氧化铜加快了H2O2溶液的分解。

猜想②：氧化铜能做H2O2分解的催化剂。

（实验二）

实验方案	实验现象	分析及结论
步骤一：将带火星的木条伸入盛有5mL5%过氧化氢溶液的试管。	带火星木条不复燃	H2O2溶液常温下产生氧气的量很少，不足以使带火星复燃。
步骤二：向盛有 5mL5%H2O2溶液的试管中加入 1g 氧化铜固体，将一根带火星的木条伸入试管中。观察现象。待反应结束后将试管里的剩余物进行___________、洗涤、干燥、称量。对比反应前后固体的质量。	称得固体质量为 1g	猜想①成立，并且反应前后固体的质量相等。

（讨论交流）

小川同学认为，根据步骤一、二的实验现象，得出的两个结论就能判断猜想②成立。你是否支持他的观点？___________。若要证明猜想②成立，你认为还应补做的实验是___________。

（4）该化学兴趣小组利用压强传感器，对MnO2、CuO、Fe2O3三种金属氧化物中，哪一个更适宜作过氧化氢制取氧气的催化剂，又做了如下数字化实验探究。

（实验三）实验方法如下：

Ⅰ.用MnO2、CuO、Fe2O3三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，采用如下图所示装置进行实验。改用其他两种微球，分别重复上述实验，得到的锥形瓶内压强随时间变化的曲线如下图所示。

①每次重复实验时，海藻酸钠微球数应相同的原因是_________________________________。

②用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验，60s 时压强瞬间回落，其原因可能是____________________。

③从实验曲线看，催化效果较好，反应温和的催化剂是______________________。

Answer 1

【答案】2H2O22H2O+O2↑ 干燥O2 C 过滤 带火星的木条复燃 取过滤、洗涤、干燥、称重后的1g固体置于5mL5%2H2O2溶液中，深入带火星的小木条检验 控制变量 产生气体速率太快，使瓶内压强过大，把橡皮塞崩开 CuO

【解析】

[实验一]（1）过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下能反应生成水和氧气，发生的化学方程式是2H2O22H2O+O2↑；浓硫酸具有吸水性，能干燥氧气；

（2）铜与氧气反应生成氧化铜，碳与氧气反应生成二氧化碳，因此无法通过装置C的质量变化进行计算，但碳反应生成的二氧化碳被氢氧化钠吸收，因此可通过称量装置D反应前后的质量差求出二氧化碳的质量，从而求出碳的质量，进一步算出铜的质量分数；

[实验二]步骤一将带火星的木条伸入盛有5mL，5%H2O2溶液的试管，观察到带火星木条不复燃，这说明H2O2溶液常温下产生氧气的量少，不足以使带火星木条不复燃；

步骤二：向盛有5mL 5%H2O2溶液的试管中加入1g氧化铜固体，将一根带火星的木条伸入试管，观察到带火星的木条复燃，待反应结束后将试管的剩余物进行过滤，洗涤、干燥、称量。对比反应前后固体的质量，称得固体质量为1g，这说明猜想①成立，并且反应前后固体的质量相等；

若要证明猜想②成立，还应补做的实验是验证化学反应前后，氧化铜的化学性质没有改变，即将过滤出来的1g氧化铜放入盛有5mL 5%H2O2溶液的试管中，观察是否还会产生能使带火星的木条复燃的气体；

[实验三]①每次实验时，海藻酸钠微球数应相同是为了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，可能是因为产生气体的速率过快，导致气压过大，橡皮塞被弹出；

③从实验曲线看，二氧化锰太剧烈，氧化铁和三氧化二铬太慢，故催化效果较好、反应温和的催化剂是CuO。