Question

5．小明和同学用H₂O₂溶液制取氧气时，错将KMnO₄固体当成二氧化锰放入了H₂O₂溶液中，结果也发现溶液中迅速产生气泡．小明想：放出的气体是氧气吗？高锰酸钾是H₂O₂分解的催化剂吗？
（1）实验室常用H₂O₂分解来制取氧气，其化学方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）他们先进行如图1实验，发现KMnO₄固体刚放入H₂O₂溶液时溶液呈紫红色但迅速褪去，同时产生大量气泡，试管中出现大量白雾，待反应结束后，溶液为无色同时可见黑色固体沉淀．

①他们证明产生的气体是氧气的方法是用带火星的木条伸入试管口，观察木条能复燃，则证明是氧气．
②他们认为KMnO₄固体不是催化剂，所依据的实验现象是待反应结束后，溶液为无色同时可见黑色固体沉淀．
（3）他们继续按如图2流程实验：
①X操作时除了要用到烧杯、铁架台（带铁圈）、漏斗外，还需要用到的玻璃仪器是玻璃棒．
②如将实验得到的黑色固体再放到另一支盛有2ml5%的H₂O₂溶液的试管中，同样可以看到产生气泡，且黑色固体不变．根据实验现象结合质量守恒定律，他们推知该黑色固体是MnO₂（写化学式）．

Answer 1

分析 （1）根据实验室用过氧化氢和二氧化锰制氧气，写出反应的方程式；
（2）①根据氧气的性质及验满的方法分析；
②根据实验的现象及催化剂的定义；
（3）①根据分离难溶性固体和液体用过滤的方法结合过滤需要的仪器进行分析；
②根据实验现象结合常用的催化剂分析．

解答 解：（1）实验室用过氧化氢和二氧化锰制氧气，同时生成了水，反应的方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）①由于氧气具有助燃性，证明产生的气体是氧气的方法是：用带火星的木条伸入试管口，观察木条能复燃，则证明是氧气；
②待反应结束后，溶液为无色同时可见黑色固体沉淀，不符合催化剂的定义，因为高锰酸钾物质本身发生了改变；
（3）①分离难溶性固体和液体用过滤，过滤需要的仪器有烧杯、铁架台（带铁圈）、漏斗、玻璃棒；
②黑色固体再放到另一支盛有2mL 5%的H₂O₂溶液的试管中，同样可以看到产生气泡，且黑色固体不变，因此该固体是二氧化锰，做为催化剂，化学式是：MnO₂；
故答为：（1）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2₂O+O₂↑； （2）①用带火星的木条伸入试管口，观察木条能复燃，则证明是氧气；②待反应结束后，溶液为无色同时可见黑色固体沉淀；（3）①玻璃棒；②MnO₂．

点评 本题考查了有关催化剂的探究，明确催化剂在反应中的作用，催化剂只能改变反应物的速度，不能改变生成物的量，结合实验现象进行分析得出结论．