Question

10．某校化学兴趣小组利用如图1仪器在实验室进行制取O₂的相关实验探究，请回答下列问题．

（1）甲小组用MnO₂、KClO₃两种药品制取干燥的O₂，需选用的仪器组合是BE．
（2）乙小组探究Fe₂O₃能否作为H₂O₂分解的催化剂．实验时间为30s（H₂O₂过量），其他可能影响实验的因素均保持不变，相关数据如表：

实验序号	10%的H2O2溶液（mL）	溶液中加入 物质（g）	收集到气体的体积（mL）
1	100	无	a
2	100	Fe2O3 0.5g	b
3	100	MnO2 0.5g	c

通过比较a和b（填“a”“b”“c”）的大小，可证明Fe₂O₃在实验中起催化作用，写出该反应的化学方程式2H₂0₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂0+O₂↑．其次需补做实验，验证反应前后Fe₂O₃的化学性质不变和验证反应前后Fe₂O₃的质量不变．
（3）丙小组探究MnO₂的用量对H₂O₂分解速率的影响．每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，使用不同质量的MnO₂作催化剂，测定每次收集到500mL O₂所用的时间．结果如图2（其他实验条件相同）：由图2可知，MnO₂的用量对H₂O₂分解速率影响的规律是
①在一定范围内，MnO₂的用量越大，H₂O₂分解速率越快；
②MnO₂的用量超出一定范围后，其用量再增大，反应速率不再继续加快．

Answer 1

分析 （1）甲小组用MnO₂、KClO₃两种药品制取氧气属于固体加热型，故选发生装置E，收集干燥的O₂，要用排空气法；
（2）探究Fe₂O₃能否作为H₂O₂分解的催化剂．实验时间为30s（H₂O₂过量），采取控制变量的方法，所用过氧化氢溶液浓度相同，则等时间内比较加入氧化铁和不加入氧化铁生成的氧气的体积多少即可证明氧化铁是否在实验中起催化作用，据反应原理书写方程式，并据催化剂的特点‘一变两不变’设计实验；
（3）根据二氧化锰的用量和收集等体积氧气所用时间的长短分析解答．

解答 解：（1）甲小组用MnO₂、KClO₃两种药品制取氧气属于固体加热型，故选发生装置E，收集干燥的O₂，要用排空气法，氧气密度比空气大，故选装置B收集；
（2）探究Fe₂O₃能否作为H₂O₂分解的催化剂．实验时间为30s（H₂O₂过量），采取控制变量的方法，所用过氧化氢溶液浓度相同，则等时间内比较加入氧化铁和不加入氧化铁生成的氧气的体积多少即可证明氧化铁是否在实验中起催化作用，过氧化氢在氧化铁的催化作用下生成水和氧气，反应方程式是2H₂0₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂0+O₂↑，要验证氧化铁是否起催化作用，除了验证氧化铁是否改变反应速率，还须验证其质量和化学性质在反应前后是否改变；
（3）据二氧化锰的用量和收集等体积氧气所用时间的长短的图象可知：反应中二氧化锰的质量在0.1g～0.7g之间时，用量越大，过氧化氢的分解速率越快，当二氧化锰的用量超过0.7g时，反应速率速率不再随二氧化锰的用量增加而加快；
故答案为：（1）BE；（2）a；b；2H₂0₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂0+O₂↑；反应前后Fe₂O₃的质量不变；（3）在一定范围内，MnO₂的用量越大，H₂O₂分解速率越快．

点评 本题考查了学生对装置选取，物质的分解，和对实验数据分析、催化剂的相关知识的掌握情况，能很好培养学生分析、解决问题的能力．