Question

小蔡利用图甲装置做过氧化氢分解实验时，带火星的木条很难复燃，朱老师帮小蔡加装了一个U形管（如图乙装置）后，带火星的木条较易复燃．
（1）过氧化氢加热分解的符号表达式是

 

．
（2）改用乙装置后能使带火星的木条复燃的原因是

 

．
（3）小蔡结合所学知识对上述实验进行了更加深入的思考，并继续进行了如下实验探究．
【提出问题】能使带火星小木条复燃的一定是纯氧吗？
【设计并进行实验】小蔡设计的实验如下：如丙图所示，按下表所示比例，用排水法收集部分氧气，分别得到五瓶空气和氧气的混合气体，进行木条复燃的实验．请你帮他将下表实验现象填写完全．

实验编号	空气体积分数%	排水体积分数%	带火星的木条复燃情况
1	85	15	火星稍变亮，不复燃
2	80	20	火星明亮，时燃时不燃
3	75	25	复燃
4	70	30
5	50	50	复燃

【实验结论】通过以上实验，可以得出的结论是

 

．小蔡还能够粗略得出：使带火星的木条复燃的气体中氧气体积分数的范围是

 

．
【继续探究】小蔡对二氧化锰催化过氧化氢分解的实验进行研究，做了一组实验，实验数据记录如下表：

实验次序	1	2	3	4	5	6
10%的H2O2溶液的用量（mL）	30	30	30	30	30	30
MnO2粉末的用量（g）	0.1	0.3	0.5	0.7	0.9	1.1
收集等体积O2所用时间（s）	17	7	4	2	2	2

根据实验数据分析，小蔡探究的问题是

 

，通过该实验可以得到的结论是 （写一条即可）

 

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Answer 1

考点：探究氧气的性质,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：科学探究

分析：（1）实验室用加热5%的过氧化氢方法制取氧气，由于氧气中含有的水分多，带火星的木条不复燃．图乙将制得的氧气通过浓硫酸水蒸气除去，带火星的木条复燃．
（2）根据氧气的供给呼吸和支持燃烧的性质回答；
（3）由表格所反应的信息可知，能使木条的火星复燃的不一定是纯氧．题目里的时燃时不燃就是燃与不燃的交界，此时的氧气的体积百分数为（80×21%+20）÷100=36.8%，注意21%是空气中氧的体积百分含量，计算氧气的体积百分数时不要漏掉空气中氧气的体积．
（4）从实验数据中可以看出，在相同质量的过氧化氢溶液中加入不同质量的二氧化锰，收集等体积氧气所用的时间不同，可见，实验探究的问题是：催化剂的用量对化学反应速率有没有影响．对反应的影响体现在反应所用的时间和反应物的用量上．

解答：解：由于过氧化氢溶液中含有很多的水，制取的氧气中也会含有大量的水蒸气，导致甲中除了生成O₂外还有较多的水蒸气，而乙装置加了干燥装置，降低了水蒸气的含量．由于含氧气浓度大带火星的木条才容易复燃．
（1）实验室制取氧气常用过氧化氢溶液与催化剂（二氧化锰），反应原理为2H₂0₂

MnO2  .

2H₂O+0₂↑．
（2）乙装置将生成的氧气通过浓硫酸，使氧气中的水蒸气除去了．
（3）①根据表格中反应的信息可知：实验2中时燃时不燃就是燃与不燃的交界，从实验3开始就可以复燃，所以实验4中是复燃．
②因为实验2中时燃时不燃就是燃与不燃的交界，此时的氧气的体积百分数为（80×21%+20）÷100=36.8%．所以通过以上实验，可以得出的结论是能使带火星的木条复燃的气体不一定是纯氧气；小明还能够粗略得出：使带火星的木条复燃的气体中氧气体积分数的范围是大于等于36.8%（填36%也正确）．
（4）由表中数据可知，实验研究的问题是：催化剂的量对化学反应速率的影响．通过该实验可以得到的结论是：二氧化锰（MnO₂）的量越多过氧化氢分解速率越快；但是，当二氧化锰的质量增加到0.7g之后，就不再影响过氧化氢分解的速率，30mL10%H₂O₂溶液加入0.7gMnO₂时反应速率达最大值．
答案：
（1）2H₂0₂

MnO2  .

2H₂O+0₂↑．
（2）改用乙装置后除去了氧气中的水蒸气．
（3）【设计并进行实验】复燃       
【实验结论】能使带火星的小木条复燃的不一定是纯氧．
  大于等于36.8%．
【继续探究】
    催化剂的量对化学反应速率的影响，
  二氧化锰的量越多过氧化氢分解的速率越快．当二氧化锰的质量增加到一定量后不再影响过氧化氢的分解速率．二氧化锰的量（催化剂的量）可影响化学反应的速率．30ml10%的过氧化氢溶液中加入0.7g二氧化锰时反应速率最快．（以上答对一点即可．合理也可．）

点评：该题考查了实验室制取氧气的方法，诣在告诉我们用加热过氧化氢溶液的方法来制取氧气不合适，用催化剂的方法更好．