Question

19．咱们学校化学兴趣小组的同学，对实验室制备氧气的若干问题进行如图探究：
（一）为探究影响双氧水分解速度的某种因素，A小组记录了如下实验数据：

	双氧水的质量	双氧水的浓度	MnO2的质量	相同时间内产生O2的体积
I	50.0g	1%	0.1g	9mL
II	50.0g	2%	0.1g	16mL
III	50.0g	4%	0.1g	31mL

（1）本实验中，测量O₂体积的装置是c（选填图1中的装置编号）．
（2）实验结论：在相同条件下，双氧水浓度越大，双氧水分解速率越快．
（3）B小组用如图2装置进行实验，则该变化的化学反应方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，通过比较相同时间天平读数差值大小（或电子称上示数减小的速度）也能达到实验目的．
（二）C小组查阅资料：在过氧化氢溶液的分解反应中，氧化铜也能作催化剂．于是他们用天平称量0.2g氧化铜，取5mL5%过氧化氢溶液于试管中，进行如图3实验：
（1）填写下表：

步骤③现象	步骤⑥结果	步骤⑦操作	结论
有大量气泡产生，带火星的木条复燃；	固体质量仍为0.2g；	将固体加入盛有5mL5%过氧化氢溶液的试管中，并把带火星的木条伸入试管，观察现象．	在过氧化氢溶液的分解反应中，氧化铜也能作催化剂．

（2）步骤①的目的是与步骤③对比，检验加入氧化铜前后过氧化氢溶液的分解速率有无变化，
（3）步骤④对应的实验操作是过滤，
（4）步骤⑦是证明氧化铜的化学性质在反应前后没有改变．
（三）D小组为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速度的影响，设计了以下对比实验：
a．将12.25g KClO₃与5.0g MnO₂均匀混合加热
b．将12.25g KClO₃与5.0g CuO均匀混合加热
（1）在相同温度下，比较两组实验产生O₂的快慢．通常采用的方法有：
①测相同时间内产生O₂的体积；   ②测收集相同体积O₂所需的时间．
（2）计算：12.25g KClO₃中所含氧元素质量与5.1克过氧化氢中所含氧元素的质量相等？

Answer 1

分析 （一）（1）根据气体短管进长管出才能排出试剂瓶中的水、表中实验数据和生成氧气所以敞口的容器中剩余物质的质量减轻分析．
（2）实验结论：根据题干中表格中所给的数据进行分析并完成解答；
（3）根据比较相同时间天平读数差值大小（或电子称上示数减小的速度）也能达到实验目的以及过氧化氢分解生成水和氧气进行解答；
（二）（1）根据氧化铜对过氧化氢的分解有催化作用回答③现象；根据催化剂的定义和特点回答⑥结果．
（2）根据对比实验的探究方法回答．
（3）根据过滤的操作过程回答，要注意仪器与材料或用品不同．
（4）根据催化剂的作用和特点进行分析回答；
（三）（1）根据在相同温度下，比较两组实验产生O₂的快慢可采用测相同时间内产生O₂的体积或收集相同体积O₂所需的时间进行解答；
（2）根据化合物中某元素的质量=该化合物的质量×该元素的质量分数，进行分析解答．

解答 解：（一）（1）气体短管进长管出才能排出试剂瓶中的水、表中实验数据和生成氧气所以敞口的容器中剩余物质的质量减轻，所以本实验中，测量O₂体积的装置是c．故填：c；
（2）实验结论：从表中实验数据可知双氧水浓度越大，分解得越快；故填：双氧水浓度越大；
（3）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；根据比较相同时间天平读数差值大小（或电子称上示数减小的速度）也能达到实验目的；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；相同时间天平读数差值大小（或电子称上示数减小的速度）；
（二）（1）氧化铜对过氧化氢的分解有催化作用，能加快其分解速率生成氧气的速率，故步骤③中的现象是有气泡产生，带火星的木条复燃；催化剂的特点是“一变，二不变”，反应前后其质量不变，所以步骤⑥中称量的氧化铜的质量仍为0.2g；故填：有大量气泡产生； 固体质量仍为0.2g；
（2）为了看氧化铜是否能改变反应的速率，要通过加入氧化铜与不加氧化铜的现象进行对比，才能得出科学合理的结论；故填：与步骤③对比，检验加入氧化铜前后过氧化氢溶液的分解速率有无变化；
（3）步骤④对应的实验操作是过滤；故填：过滤；
（4）步骤⑦证明氧化铜的性质在反应前后没有发生改变，在实验中起到的是催化剂的作用；故填：氧化铜的化学性质在反应前后没有改变；（三）：（1）在相同温度下，比较两组实验产生O₂的快慢可采用测相同时间内产生O₂的体积或收集相同体积O₂所需的时间；故答案为：收集相同体积O₂所需的时间；
（2）设所需过氧化氢的质量为x，则x×$\frac{32}{34}$×100%=12.25g×$\frac{48}{122.5}$×100%，x=5.1g．故填：5.1．

点评 此题是一道实验探究题，其实验的设计思路是进行对比实验，解题时只要通过实验现象的分析结合对比实验的结论就能对问题进行正确的解答．