题目内容

4．某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验．
（1）为探究催化剂的种类对过氧化氢溶液分解速率的影响，甲同学设计以下对比实验：
Ⅰ．将50ml浓度为6%过氧化氢溶液与1.0g MnO2均匀
Ⅱ．将50ml浓度为X%过氧化氢溶液与1.0g CuO均匀
在相同温度下，收集相同体积的氧气，测定所用时间，比较反应的快慢．
Ⅰ中反应的符号表达式是，Ⅱ中X的值应为6%
（2）乙同学为探究双氧水的浓度对过氧化氢溶液分解速率的影响．在其他条件相同的情况下
进行了三次实验，记录各收集一瓶相同体积氧气所需要的时间．
实验双氧水质量（g）双氧水浓度二氧化锰质量（g）收集时间（s）
11006%5200
210012%5100
310018%67
①取用二氧化锰的仪器是B（选填编号），实验3中，加入的二氧化锰质量为5g．

②相同条件下，实验3产生氧气的速率最快，说明相同条件下，反应物浓度越大，反应速率越快．
（3）丙同学为了探究影响过氧化氢溶液分解速率的另一因素，设计如下实验步骤：
A．选择装置并检查气密性．
B．称取0.1克的二氧化锰粉末加入容器中．
C．量取50毫升浓度约1%的过氧化氢溶液加入容器中，记录一定时间内收集到气体体积．
D．改变二氧化锰的质量，重复上述实验，记录数据如下．
时间/秒生成氧气的体积/毫升
0.1克MnO20.2克MnO20.3克MnO20.4克MnO2
4049617586
8077879092
12089929292
16092929292
①本实验探究的问题是催化剂的质量对双氧水分解速率的影响．
②实验中除了量筒外，还需要用到的测量仪器有天平和秒表．
③为完成本实验，应选择下图气体发生和收集装置中的组合是②⑤（选填序号）．

分析 （1）根据双氧水在二氧化锰做催化剂的条件下分解成水和氧气进行分析；
根据控制双氧水的质量和质量分数相等才能比较出二氧化锰和氧化铜的催化效果进行分析；
（2）①根据二氧化锰是固体粉末选择取用装置进行分析；根据题目中提供的数字结合实验是探究双氧水的溶质质量分数对反应速率的影响分析数据；
②根据数据分析实验结论；
（3）①根据图中数据分析可知本实验探究的问题是二氧化锰的质量对过氧化氢分解快慢的影响进行解答；
②根据实验所需的实验仪器进行解答；
③根据该反应是固体和液体混合不需要加热、氧气的密度大于空气的密度且氧气不易溶于水进行解答．

解答 解：（1）Ⅰ双氧水在二氧化锰做催化剂的条件下分解成水和氧气，化学方程式为：2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑；
Ⅱ控制双氧水的质量和质量分数相等才能比较出二氧化锰和氧化铜的催化效果，所以X的值应该为：6%；
（2）①二氧化锰是固体粉末，取用时要用药匙，故选：B；实验探究双氧水的溶质质量分数对反应速率的影响，所以在其他条件相同的情况下进行了三次实验，所以实验3中，加入的二氧化锰质量为5g；
②通过实验中的数据可知，在相同的条件下，双氧水的溶质质量分数越大，反应速率越快；
（3）①根据图中数据分析可知本实验探究的问题是二氧化锰的质量对过氧化氢分解快慢的影响；故填：二氧化锰的质量对过氧化氢分解快慢的影响；
②实验所需的实验仪器：量筒、天平、秒表；故填：天平、秒表；
③该反应是固体和液体混合不需要加热，所以发生装置选择②；氧气的密度大于空气的密度以及氧气不易溶于水，所以收集装置选择⑤．故填：②⑤．
故答案为：（1）2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑，6%；
（2）①B，5g；
②双氧水浓度越高，反应速率越快；
（3）①催化剂的质量对双氧水分解速率的影响；
②天平和秒表；
③②⑤．

点评 本题通过实验探究了二氧化锰和氧化铜在过氧化氢制氧气中的催化作用，侧重实验能力和分析能力的考查．

练习册系列答案
相关题目
1．请通过观察比较，回答下列问题：

（1）两个实验的反应原理相似，反应条件不完全相同，CO还原氧化铜在加热条件下进行，而C还原氧化铜需在高温条件下进行．实验现象也有共同之处．都生成了二氧化碳．甲、乙中还原CuO反应的化学方程式分别为CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO2、2CuO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO2↑．
（2）从装置上看，甲、乙均需将导管尾部插人澄清石灰水中．目的是证明有二氧化碳生成，为了防止CO污染环境，在装置甲中a处应连接收集装置或放置酒精灯
（3）在CO还原氧化铜的实验中，点燃酒精灯之前，必须先通一会儿CO（或N2）．目的是防止一氧化碳和氧气的混合气，加热发生爆炸
（4）实验结束后，甲装置中的红色物质又变成黑色物质．原因是灼热的铜和氧气反应生成了氧化铜．发生反应的化学方程式为2Cu+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO．为了防止此现象的发生．熄灯后还需继续通一氧化碳至试管冷却．
（5）甲、乙两个实验说明CO和C都具有还原性，且CO的还原性强于（填“强于”或“弱于”）C的还原性．他们都可用于金属冶炼工业．
15．金属铝既能溶于盐酸，也能溶于烧碱溶液．金属铝与烧碱溶液反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H20═2NaAlO2+3H2↑．100g溶质质量分数为20%的烧碱溶液最多能溶解多少克的金属铝？
12．下列物质由离子构成的是（　　）
A．二氧化碳B．氯化钠C．金刚石D．水
19．实验的操作是化学常用的一种探究方法，为化学增添了无限的乐趣．请据下列仪器和实验装置回答有关问题：
（1）用ABC组合可制备O2，发生反应的文字表达式过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气，如果将A换为分液漏斗
（填仪器名称）则可以得到平缓的氧气流．为了收集较纯净的氧气应选择的收集装置是F．
（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气时，二氧化锰的作用是催化作用，应选择的发生装置是E．该同学发现产生的气体能使带火星的木条复燃并有刺激性气味，下列分析不合理的是bd．
a．此时得到的气体一定是混合物
b．反应中氧气的物理性质发生了变化
c．只加热氯酸钾，若生成的气体无气味，说明刺激性气味一定与二氧化锰有关
d．可能是生成的氧气与残留在发生装置中的空气在加热的条件下反应生成了新物质
（3）装置D可以用来制备CO2，选择装置D的优点是可以控制反应的发生和停止．请写出反应的文字表达式碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳．欲收集并测量产生的CO2的体积，可选择G装置，另增加量筒（填仪器名称），实验时先在G内装水，在水面上放一层植物油，CO2应从b（填“a”或“b”）进入G中．
9．小强和几位同学在实验室用如图1装置制取几种气体．

（1）写出图中标有②的仪器名称：②集气瓶．
（2）小张选用A和E装置可制取的气体是CO2或O2 （答一种），写出实验室制取该气体的文字表达式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑或2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑，
（3）小红同学欲收集一种难溶性气体，他认为H装置完全可以代替D装置．小红的做法是先在H中装满水，然后从a中通入难溶性气体．用H装置排空气法收集二氧化碳可以从b端通入，验满的方法是将燃着的木条放在a导管口．
（4）二氧化碳也可以用G装置测定气体的体积，在水面要加一层植物油，作用是防止二氧化碳溶于水．
（5）兴趣小组利用图2所示实验装置研究燃烧的条件：
步骤1：在C中加入少量白磷并加入热水，塞好胶塞使导管口进入热水中发现白磷不燃烧；
步骤2：打开K1，关闭K2，将A中的溶液滴入B中，C中有气泡冒出，白磷燃烧，B中发生的符号表达式为：2H2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H2O+O2↑，通过以上实验说明燃烧需要与氧气接触．
16．2014年3月22日是第二十二届“世界水日”．水与人类的生活和生产密切相关．
（1）节约用水、防止水污染应成为我们的自觉行为．下列有关叙述中不正确的是D
A．生活中养成良好的用水习惯，尽可能充分利用每一滴水
B．工业废水经过处理达标后再排放
C．水体污染会危害人体健康
D．大量使用农药、化肥，不会造成水体污染
（2）明矾可用于净水，是因为明矾溶于水生成胶状物可吸附悬浮于水中的杂质．新型自来水消毒剂ClO2的名称是二氧化氯，氯元素的化合价为+4．
（3）如图所示是水的电解实验，试管2中收集的气体是氢气．
（4）某同学在完成电解水实验时，发现正极产生了10mL气体，则负极产生的气体体积是20mL．该实验能够说明在化学反应中分子可分原子不可分．
（5）下列选项中能确认水是由氢元素和氧元素组成的实验是AC（填序号）．
A．氢气燃烧        B．水的蒸发    C．水的电解        D．水的净化
（6）不论是自来水还是纯净水，你认为保持水化学性质的最小粒子是水分子．（填名称）
13．科学探究是奇妙的过程，请你一起参与实验探究并填写下列空白．
（1）[提出问题]小松同学用双氧水清洗伤口时，不小心将双氧水滴到水泥地板上，发现有大量气泡产生．小松联想到自己曾经用二氧化锰做双氧水分解的催化剂，他想，水泥块能否也可以做双氧水分解的催化剂？于是他到附近的建筑工地取回一些小水泥块，并清洗干净、干燥，并进行以下探究．
（2）[猜想]水泥块能做双氧水分解的催化剂．
（3）[实验验证]填写以下实验报告的空白处
实验步骤实验现象实验结论
实验一将带火星的木条伸入盛有过氧化氢的试管中木条不燃烧常温下双氧水不易分解
实验二在装有在装有双氧水溶液的试
管中加入水泥块，然后将带火
星的木条伸入试管中		木条燃烧水泥块能改变过氧化氢分解的速率
（4）[结论]水泥块能加快双氧水分解的速率，故水泥块能做双氧水分解的催化剂．
（5）[讨论与反思]小芳认为仅凭上述两个实验还不能证明水泥块是双氧水分解的催化剂，她觉得需要增加一个探究实验，探究水泥块在反应前后质量是否改变．
[实验步骤]①准确称量水泥块的质量；②完成实验二；③反应结束，将实验二试管中的物质进行过滤、洗涤烘干、称量；④对比反应前后水泥块的质量．
[分析]如果水泥块的质量不变，则水泥块可做双氧水分解的催化剂．
（6）但小华认为，要证明小松的猜想，小芳的补充实验还是不够，还需要补充一个探究实验：探究水泥块的化学性质是否发生改变．
14．下列关于空气的说法中，正确的是（　　）
A．水蒸气分子不断运动，冻成冰后水分子停止运动
B．氧气在降温加压的条件下可以压缩到蓝色的钢瓶中，是因为氧气分子的大小受温度和压强影响
C．工业上利用氧气和氮气的沸点不同，从液态空气中分离出氧气的过程属于物理变化
D．按质量分数计，空气中约含有氮气78%、氧气21%、余下共1%

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