Question

某学校化学兴趣小组同学在学习了制取氧气这一节内容后，发现在实验室里用5%过氧化氢（H₂O₂）溶液加热制氧气，用带火星的木条检验，木条很难复燃．同学们经过认真观察，猜想其可能原因是______．为了验证此猜想是否正确，兴趣小组的同学经过热烈讨论，制定了实验方案并进行了实验．
第一组：同学们采取增大H₂O₂溶液浓度的方法，用10%的H₂O₂溶液加热，结果一段时间后，用带火星的木条检验，木条复燃；
第二组：同学们在5%的H₂O₂溶液中加入2滴新制氢氧化钠溶液，加热一段时间后，用带火星木条检验，木条复燃；
第三组：同学们从实验装置上进行了改进（见右图），效果很好．在实验基础上，同学们经过交流讨论，得出了一些结论：
（1）由第一组同学的实验可得出：影响H₂O₂分解产生氧气的量的多少及分解快慢的因素之一是______；
（2）由第二组同学的实验可分析得出，氢氧化钠所起的作用可能是______；
（3）第三组同学的实验验证了实验前同学们猜想的正确性，查阅资料知，浓硫酸在实验中常用作干燥剂，你分析第三组的同学对实验装置进行改进后，效果较好的原因可能是______．
（4）小明同学认真观察了第三组同学的实验装置，结合化学实验基本操作知识和氧气的物理性质，提出了一种更简单的改进装置，经现场实验，效果很好，请你写出他的改进方法（或画出他的实验装置改进简图）______．

Answer 1

解：后面的实验都是在解决氧气量的问题，实验三更明确可判断反应得到的氧气中混有的水蒸气可能是导致木条不能复燃的原因，因此，该猜想即为：大量水蒸气对实验造成了干扰；
（1）实验改用10%的H₂O₂溶液加热，观察到木条复燃，说明影响H₂O₂分解产生氧气的量的多少及分解快慢的因素为H₂O₂溶液浓度的大小；
（2）实验改用向5%的H₂O₂溶液中加入2滴新制氢氧化钠溶液，观察到木条复燃，可推断氢氧化钠起到类似二氧化锰的催化作用或是起到减少水分蒸发的目的；
（3）实验把产生的气体通过具有吸水性的浓硫酸，得到干燥的气体，观察到木条复燃，可说明浓硫酸吸收了气体中的水蒸气，使氧气的浓度增大；
（4）第三组实验中，对溶液进行加热时，没有使试管与桌面成45°角，会出现液体受热不均匀而冲出．
故答案为：
大量水蒸气对实验造成了干扰．
（1）H₂O₂溶液浓度的大小；   
（2）促进H₂O₂分解，减少水分蒸发；
（3）浓硫酸吸收了气体中的水蒸气，使氧气的浓度增大．
（4）加热时试管倾斜于桌面大约成45°角．（或画图说明）
分析：分析实验过程特别是第三组实验，可判断导致木条不能复燃的主要因素与气体中混有的水有关，判断进行该实验所欲验证的猜想，即此处所要写出的猜想；
对比实验改进后实验中发生了改变的因素，分析该因素的改变对产生氧气量或速度的影响，归纳出所做的改变造成氧气量增加的原因；
根据实验基础操作，对试管内液体进行加热时，为使液体受热均匀，试管与桌面应成45°角，这样可使试管内反应平稳．
点评：对于解答此类改进型实验类问题的解答，首先要对实验所进行的改变有明确的把握，考查了实验能力、分析问题能力．