Question

桐梓县某中学学生在实验室用5%的过氧化氢溶液制取氧气并进行氧气部分性质实验，具体操作如下：

（1）溶液配制：在老师的指导下，他们配制了一瓶5%的过氧化氢溶液备用．

（2）气体制备：用配制好的5%的过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气．请你在如图1A、B两套装置中选择其中一套，并说明选择的理由：　　．

（3）性质实验：小明用收集好的氧气，进行了铁丝燃烧的实验．实验前，它在集气瓶底部铺一层细沙，然后把光亮的细铁丝盘成螺旋状，在铁丝下端系一根火柴，将火柴点燃，待火柴快燃尽时，缓慢插入集气瓶中，观察到的现象是　　．

（4）拓展延伸：第一小组的小亮同学在上述制取氧气实验过程中，不小心把硫酸铜溶液滴加到了盛有5%的过氧化氢溶液中，立即产生大量气泡，于是引起了该小组同学的探究兴趣．

【提出问题】是哪种粒子能使过氧化氢分解的速率加快呢？

【查阅资料】硫酸铜溶液中含有三种粒子：H₂O、SO₄^2﹣、Cu²⁺

【猜想与假设】小明猜想：不可能是H₂O，理由是　　；

小亮猜想：可能是SO₄^2﹣；

小芳猜想：可能是Cu²⁺．

【实验验证】如图2所示：在实验①中加入稀硫酸后，无明显变化，说明　　的猜想不正确；在实验②中加入　溶液后，观察到有大量气泡产生，进一步证明　的猜想正确．

【实验结论】实验证明，硫酸铜在该反应前后的质量和化学性质都没有发生变化，硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂．

【反思与交流】写出过氧化氢在硫酸铜催化作用下发生反应的化学方程式　2　．

Answer 1

【考点】氧气的制取装置；氧气的化学性质；氧气的收集方法；催化剂的特点与催化作用；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式．

【专题】常见气体的实验室制法、检验、干燥与净化．

【分析】（2）气体制备：根据A、B装置的特点进行分析；

（3）性质实验：铁丝燃烧的注意事现象：绕城螺旋状、用火柴引燃等分析．

（4）因为H₂O₂溶液中就有水；加入稀硫酸后，无明显变化，稀硫酸含有硫酸根离子，说明硫酸根离子不能使过氧化氢的分解速率加快；

在实验①已证明硫酸根离子不能使过氧化氢的分解速率加快，在实验②中可以加入硫酸铜证明Cu²⁺能使过氧化氢分解速率加快；

【反思与交流】过氧化氢在硫酸铜催化作用下发生反应生成水和氧气．

【解答】解：（2）气体制备：A装置的长颈漏斗便于添加液体（或B装置简单）；

（3）为防止生成物炸裂集气瓶，实验前要在集气瓶底部铺一层水或细沙；铁丝在氧气中燃烧现象是：剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体；

（4）【猜想与假设】Ⅰ、不可能是H₂O，理由是H₂O₂溶液中有水；

在实验①中加入稀硫酸，稀硫酸含有硫酸根离子，无明显变化，说明硫酸根离子不能使过氧化氢的分解速率加快；

在实验①已证明硫酸根离子不能使过氧化氢的分解速率加快，在实验②中可以加入硫酸铜来证明Cu²⁺能使过氧化氢分解速率加快；

【反思与交流】过氧化氢在硫酸铜催化作用下发生反应生成水和氧气；

答案：（2）A，便于添加液体药品制得较多的气体；

（3）剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体；

（4）【猜想与假设】Ⅰ、H₂O₂溶液中有水； 

【实验验证】SO₄^2﹣；CuCl₂或Cu（NO₃）₂；Cu²⁺；

【反思与交流】2H₂O₂2H₂O+O₂↑．

【点评】本题考查了溶液的配制、气体的制取、混合物的分离及氧气性质的探究，综合性较强，根据氧气相关的性质逐一分析即可