Question

5．化学兴趣小组的同学对“二氧化锰在过氧化氢分解前后的质量和化学性质没有改变”这一结论产生了兴趣，决定进行亲身验证．

【查阅资料】①过滤是将不溶于水的固体和液体分离开的操作，二氧化锰不溶于水．
②在一定范围内，温度升高，化学反应的速率会加快．
【初步验证】小华提出先用电子天平称量1.0g的二氧化锰，然后将其与过氧化氢溶液中，请写出该反应的文字表达式过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气，待反应结束后，过滤，洗涤，再进行二次称量，结果发现所得数据大于1.0g，原因可能是没有干燥二氧化锰．
【实验改进】小强针对上述原因，提出烘干后再称量的方案，结果得到了准确的实验结论，与此同时，老师引导同学们可以尝试蒸发的方法，结果也得到了相同的结果．由此我们得出的实验结论是二氧化锰在反应前后质量不变．
【深入探究】对于二氧化锰在反应前后化学性质没有改变的验证，小兵提出可以直接向刚蒸干的二氧化锰中滴入过氧化氢溶液，若能观察到仍有产生大量气泡的现象，就可以得出结论．但小芳对此产生了异议，她的理由是刚蒸干的二氧化锰温度较高，能够加快过氧化氢的分解速率．（已确认产生的气体为氧气）
【实验反思】在过氧化氢制取氧气的过程中，二氧化锰的确起到了加快过氧化氢分解的作用，那么有没有别的方法也能起到这一效果呢？对此，兴趣小组的同学们展开了激烈的讨论，并最终设计出了如图甲所示的装置．
（1）此装置能较快收集到氧气的理论依据是在一定范围内，温度升高，化学反应的速率会加快．
（2）课堂上同学们利用如图甲所示装置做功氧化氢制取氧气的实验时，用带火星的木条检验氧气，却发现带火星的木条很难复燃，这又是为什么呢？此时氧气中混有大量水蒸气，很难使带火星的木条复燃．
（3）针对这一异常现象，兴趣小组的同学们去请教了老师，老师在思考以后，决定对甲装置进行改进，如乙图所示，发现带火星的木条较易复燃（图中的加热装置已略去）．
【交流与讨论】
（4）兴趣小组的同学们受到启发，在查阅了相关资料后，又共同设计处了图丙所示的装置，发现带火星的木条也易复燃（图中的加热装置已略去），根据图乙装置的启示，请你分析浓硫酸的作用可能是吸收水蒸气．
（5）你还能写出实验室用二氧化锰作为催化剂来制取氧气的其他反应的文字表达式吗？氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气．
（6）再加热过氧化氢溶液制取氧气的过程中，加热的温度与集气瓶中氧气的体积分数之间存在联系（如曲线图所示），若能使带火星的木条复燃所需的氧气的体积分数最低为49%（只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响），现欲使带火星的木条复燃，应将加热过氧化氢溶液的最高温度控制在81℃．

Answer 1

分析 催化剂能够改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都不变；
过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气；
氯酸钾在二氧化锰催化作用下受热分解生成氯化钾和氧气．

解答 解：【初步验证】
过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，反应的文字表达式为：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
待反应结束后，过滤，洗涤，再进行二次称量，结果发现所得数据大于1.0g，原因可能是没有干燥二氧化锰，导致二氧化锰表面附着了一定量的水．
故填：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；没有干燥二氧化锰．
【实验改进】
小强针对上述原因，提出烘干后再称量的方案，结果得到了准确的实验结论，与此同时，老师引导同学们可以尝试蒸发的方法，结果也得到了相同的结果，即二氧化锰在反应前后质量不变．
故填：二氧化锰在反应前后质量不变．
【深入探究】
对于二氧化锰在反应前后化学性质没有改变的验证，小兵提出可以直接向刚蒸干的二氧化锰中滴入过氧化氢溶液，若能观察到仍然产生大量气泡，就可以得出结论，但小芳对此产生了异议，她的理由是：刚蒸干的二氧化锰温度较高，能够加快过氧化氢的分解速率．
故填：产生大量气泡；刚蒸干的二氧化锰温度较高，能够加快过氧化氢的分解速率．
【实验反思】
（1）此装置能较快收集到氧气的理论依据是：在一定范围内，温度升高，化学反应的速率会加快．
故填：在一定范围内，温度升高，化学反应的速率会加快．
（2）利用如图甲所示装置做过氧化氢制取氧气的实验时，用带火星的木条检验氧气，却发现带火星的木条很难复燃，这是因为此时氧气中混有大量水蒸气，很难使带火星的木条复燃．
故填：此时氧气中混有大量水蒸气，很难使带火星的木条复燃．
【交流与讨论】
（4）兴趣小组的同学们受到启发，在查阅了相关资料后，又共同设计处了图丙所示的装置，发现带火星的木条也易复燃（图中的加热装置已略去），
由图乙装置可知，冷水是为了降低温度使水蒸气液化，从而使氧气更纯净一些，因此浓硫酸的作用可能是吸收水蒸气．
故填：吸收水蒸气．
（5）实验室用二氧化锰作为催化剂时，可以用氯酸钾反应制取氧气，氯酸钾在二氧化锰催化作用下受热分解生成氯化钾和氧气，反应的文字表达式为：氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气．
故填：氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气．
（6）由图中可知，氧气的体积分数为49%时，温度约为81℃，因此欲使带火星的木条复燃，应将加热过氧化氢溶液的最高温度控制在81℃．
故填：81．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．