Question

【题目】探究一： 某同学发现将带火星的木条伸入氧气含量约占40％的空气样品中就能复燃，那么能使带火星的木条复燃的氧气含量的最低值是多少呢?小亮同学设计了如下实验进行探究：

第一组实验：取5只集气瓶，编号为①、②、③、④、⑤，分别装入其总容积10％、20％、30%、40％、50％的水。用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的木条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象。

小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验，并进行了记录。

	第一组					第二组					第三组
集气瓶编号	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的氧气占集气瓶的体积分数	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
带火星木条的状况	微亮	亮	很亮	复燃	复燃	很亮	很亮	复燃	复燃	复燃	很亮

请回答下列问题：

（1）用带火星的木条验满氧气的方法是否说明氧气肯定收集满？________(填“是”或“否”)。

（2）写出铁在氧气中燃烧的文字或符号表达式：____________________。

（3）采取“半值法”探究能减少实验次数。例如：第一组实验若按③、④的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在30%～40%之间，从而省去编号①、②、⑤的实验。同理，第二组实验可以省去的实验编号为______________。

（4）实验数据收集的氧气占集气瓶容积的体积分数最低为35%时，可使带火星的木条复燃，这时集气瓶中氧气体积分数约为___________%(计算结果保留整数)。

（5）用带火星的木条直接检验双氧水受热分解产生的氧气时，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸汽所致，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如图所示．若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热双氧水的最高温度控制在大约_________℃。

某同学改用如图装置后能使带火星的木条复燃其原因是_________________。

探究二

（提出问题）过氧化氢溶液分解速率与哪些因素有关？

在常温下，在相同质量、相同浓度的过氧化氢溶液中，分别加入1.5g二氧化锰和x g氧化铜，测量各生成一瓶（相同体积）氧气所需的时间。实验数据记录如下：

实验编号	Ⅰ	Ⅱ
反应物	5%过氧化氢溶液20mL	5%过氧化氢溶液20mL
催化剂	1.5 g 二氧化锰	x g 氧化铜
时 间	46 s	84 s

实验Ⅱ中x的值应为___________。小张同学在上述实验中发现用二氧化锰作催化剂制氧气时（如图1），发现反应放热且过于剧烈，不易控制。后在老师的指导下，把发生装置（如图2）放在冷水中能获得平稳的气流。通过上述实验，小张发现影响过氧化氢分解速率的因素有____________、 ___________。

Answer 1

【答案】否 铁+氧气四氧化三铁或Fe+O2Fe3O4 ①④⑤ 49 87 冰水混合物使水蒸气冷凝，提高了氧气的体积分数 1.5 温度 催化剂颗粒的大小

【解析】

探究一：（1）由表中数据可知，带火星的木条在不是纯净的氧气中也能够复燃，因此用带火星的木条验满氧气的方法不可靠；

（2）铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应的文字表达式和符号表达式为：铁+氧气四氧化三铁，Fe+O2Fe3O4；

（3）第一组实验若按③、④的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在30%～40%之间，从而省去编号①、②、⑤的实验。同理，第二组实验若按②、③的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在33%～35%之间，从而省去编号①、④、⑤的实验，因此第二组实验可以省去的实验编号为①④⑤；

（4）由第三组实验可知，收集的氧气占容积的体积分数为34%时，带火星的木条不能复燃，因此收集的氧气占容积的体积分数最低为35%时，可使带火星的木条复燃；这时集气瓶中氧气分数约为：（1-35%）×21%+35%≈49%；

（5）若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热双氧水的最高温度控制在大约87℃，这是因为87℃时，氧气的体积分数约为49%，如果温度高于87℃时，氧气的体积分数会小于49%，不能使带火星的木条复燃；
改用如图丙装置后能使带火星的木条复燃其原因是冰水混合物使水蒸气冷凝，提高了氧气的体积分数；

探究二：由于实验探究：“过氧化氢溶液分解速率与催化剂种类有关吗？”所以实验的变量只有催化剂种类，其它应相同，所以x为1.5；由图1、图2对比可知，温度以及催化剂颗粒的大小也会影响到过氧化氢溶液的分解速率。