Question

15．在实验室里，常用分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或高锰酸钾制取氧气．某化学兴趣小组对氧气的实验室制法进行了探究．
（1）小明同学选用如图所示的装置制取氧气．制取过程中所发生的化学反应方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．实验前，小明同学先向仪器A中加入水，然后将导气管放入水槽中，并打开仪器A的活塞，观察导气管口是否有连续的气泡出现．该实验操作的目的是检查装置的气密性．
（2）小红同学通过互联网得知：CuSO₄ 溶液、动物某些脏器中含有的物质等能催化过氧化氢的分解．动物脏器中含有过氧化氢酶，能催化过氧化氢分解，过氧化氢酶是蛋白质（选填糖类、蛋白质、脂肪或维生素），实验证明，CuSO₄ 溶液能催化过氧化氢的分解．CuSO₄溶液主要含有三种粒子（H₂O、Cu²⁺、SO₄^2-），为了进一步探究CuSO₄溶液中哪种粒子能起催化作用．小红同学作了如下分析和设计．
①小红同学认为最不可能的是H₂O，他的理由是过氧化氢溶液中含有水．
②要说明另外的两种粒子是否起到催化作用，小红同学设计了如下实验，完成了这次探究活动．

实验步骤	实验现象	结论
a．取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2～3滴稀硫酸溶液	溶液几乎没有气泡放出	实验证明，起催化作用的是Cu2+
b．另取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2～3滴氯化铜溶液	溶液中有大量产泡放出

③如果要确定CuSO₄是催化剂，还必须通过实验确定它在化学反应前后质量和化学性质没有改变．

Answer 1

分析 （1）从题目中装置的特点是固体和液体反应且不需要加热，故所选的药品为过氧化氢溶液和二氧化锰；加药品前一定要先检查装置的气密性去分析；
（2）从过氧化氢酶是蛋白质的一种；由于过氧化氢溶液中含有大量的水分去分析；  
（3）a．从取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2～3滴稀硫酸溶液（硫酸溶液中含有氢离子和硫酸根离子），溶液几乎没有气泡放出，说明硫酸根离子对过氧化氢溶液不起催化作用；结合上面的结论可知是硫酸铜溶液中起到催化作用的应该是Cu²⁺，所以在步骤b中可加入氯化铜溶液（溶液中含有铜离子）．
③从催化剂的特点是改变其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质不变去分析．

解答 解：（1）题目中装置的特点是固体和液体反应且不需要加热，故所选的药品为过氧化氢溶液和二氧化锰；过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，二氧化锰在反应前后质量和化学性质都没有改变，只是加快了过氧化氢反应生成氧气的速率，故二氧化锰是催化剂，所以二氧化锰就应该作为反应条件写在等号的上方，故化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，加药品前一定要先检查装置的气密性，防止加热过程中因装置漏气而收集不到制取的氧气，“实验前，小明同学先向仪器A中加入水，然后将导气管放入水槽中，并打开仪器A的活塞，观察导气管口是否有连续的气泡出现”如果有气泡冒出，说明装置的气密性好，否则装置漏气；故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑       检查装置的气密性；
（2）过氧化氢酶是蛋白质的一种；由于过氧化氢溶液中含有大量的水分，故可以得出水分子不可能起催化作用；故答案为：蛋白质     过氧化氢溶液中含有水；  
（3）a．取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2～3滴稀硫酸溶液（硫酸溶液中含有氢离子和硫酸根离子），溶液几乎没有气泡放出，说明硫酸根离子对过氧化氢溶液不起催化作用；结合上面的结论可知是硫酸铜溶液中起到催化作用的应该是Cu²⁺，所以在步骤b中可加入氯化铜溶液（溶液中含有铜离子）．可以故答案为：

实验步骤	实验现象	结论
		Cu2+
氯化铜

③由于催化剂的特点是改变其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质不变；前面的实验可以得出：CuSO₄溶液能加快过氧化氢溶液的分解，同时化学性质不变如果要确定CuSO₄是催化剂，还必须通过实验确定它在化学反应前后质量和化学性质没有改变．故答案为：质量和化学性质没有改变．

点评 本题主要考查了氧气的实验室制法的反应原理、注意事项、催化剂的有关实验等，综合性较强，是常考的知识点之一．