19.
某课外小组研究“影响H2O2生成O2快慢的因素”的课题.通过查阅资料,他们提出如下猜想.
【提出猜想】催化剂和反应物浓度都会影响H2O2生成O2的快慢
【实验过程】实验装置图如下:实验操作:检查装置气密性良好.将分液漏斗中的液体加入锥形瓶中,立即收集一瓶放出的气体.
实验记录
(1)H2O2溶液和氯化钠制取氧气的反应表达式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑.
(2)实验②中加入H2O2的体积为100mL.
(3)实验③中加入的固体和用量为0.5g二氧化锰.
【结论】该探究过程得出的结论是使用催化剂、增大反应物浓度可以加快H2O2生成O2的速度(或催化剂和反应物浓度都会影响H2O2生成O2的快慢.
【反思】H2O2在常温下分解缓慢,加入MnO2后反应明显加快.小红提出,为了更好的证明二氧化锰和氯化钠是否对H2O2生成O2快慢有影响,还应该增加一组对比实验.该实验选用的药品和用量为5%H2O2100mL(不加其他催化剂).
【实验拓展】小红用收集的气体进行氧气的性质实验.
小红发现用该气体进行氧气的性质实验,现象都不明显.造成这种结果的原因是反应后首先排出的是锥形瓶中的空气,因此立即收集放出的气体中氧气纯度不高,导致铁丝无法在收集的气体中燃烧现象不明显(请依据题意,回答出具体原因).
【提出猜想】催化剂和反应物浓度都会影响H2O2生成O2的快慢
【实验过程】实验装置图如下:实验操作:检查装置气密性良好.将分液漏斗中的液体加入锥形瓶中,立即收集一瓶放出的气体.
实验记录
| 实验编号 | ① | ② | ③ |
| 反应物 | 5%H2O2溶液100mL | 5%H2O2溶液 | 3%H2O2溶液100mL |
| 加入固体 | 0.5g氯化钠固体 | 0.5g二氧化锰 | |
| 收集气体的时间 | 165s | 46s | 80s |
(2)实验②中加入H2O2的体积为100mL.
(3)实验③中加入的固体和用量为0.5g二氧化锰.
【结论】该探究过程得出的结论是使用催化剂、增大反应物浓度可以加快H2O2生成O2的速度(或催化剂和反应物浓度都会影响H2O2生成O2的快慢.
【反思】H2O2在常温下分解缓慢,加入MnO2后反应明显加快.小红提出,为了更好的证明二氧化锰和氯化钠是否对H2O2生成O2快慢有影响,还应该增加一组对比实验.该实验选用的药品和用量为5%H2O2100mL(不加其他催化剂).
【实验拓展】小红用收集的气体进行氧气的性质实验.
小红发现用该气体进行氧气的性质实验,现象都不明显.造成这种结果的原因是反应后首先排出的是锥形瓶中的空气,因此立即收集放出的气体中氧气纯度不高,导致铁丝无法在收集的气体中燃烧现象不明显(请依据题意,回答出具体原因).
18.做完“铁在氧气里燃烧”实验后,小冬同学有两个疑惑不解的问题,于是她进行了以下探究活动,请你一同参与.
[问题1]铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢?
[查阅资料1]
(1)自然界中铁的氧化物主要是Fe3O4和Fe2O3两种(FeO极易被氧化为Fe2O3);
(2)铁的氧化物均能溶于酸的水溶液中,所有生成物也都溶于水.
(3)铁能溶于酸的水溶液中,且生成无色气体,此气体不溶解.
[实验探究]
将冷却后的黑色物质碾碎,装入试管,加入稀盐酸溶液,观察到的现象是产生气泡,说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁.
[问题2]铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3呢?
[查阅资料2]
(1)Fe3O4和Fe2O3的分解温度、铁的熔点见表:
(2)Fe2O3高温时分解成Fe3O4.
[理论探讨]
根据实验现象,并结合表中数据,可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在1535℃~1538℃之间,在此温度范围内Fe2O3已分解,所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe3O4.
[问题1]铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢?
[查阅资料1]
(1)自然界中铁的氧化物主要是Fe3O4和Fe2O3两种(FeO极易被氧化为Fe2O3);
(2)铁的氧化物均能溶于酸的水溶液中,所有生成物也都溶于水.
(3)铁能溶于酸的水溶液中,且生成无色气体,此气体不溶解.
[实验探究]
| Fe3O4 | Fe2O3 | 铁 | |
| 分解温度/℃ | 1538 | 1400 | - |
| 熔点/℃ | - | - | 1535 |
[问题2]铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3呢?
[查阅资料2]
(1)Fe3O4和Fe2O3的分解温度、铁的熔点见表:
(2)Fe2O3高温时分解成Fe3O4.
[理论探讨]
根据实验现象,并结合表中数据,可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在1535℃~1538℃之间,在此温度范围内Fe2O3已分解,所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe3O4.
15.甲同学对寒痛乐熨剂(简称“寒痛乐”)的发热原理产生了浓厚兴趣,于是带了几包寒痛乐,来到实验室对其进行研究.
【查阅资料】
[用法用量]外用,一日1次.将外袋剪开,取出药袋,晃动数次,使药物充分松散,接触空气,手摸有热感时,置于固定袋内,覆盖于痛患处,每袋可发热不少于15小时.
[原料层]铁、蛭石、活性炭、水等.
[作用原理]铁跟氧气和水反应生成氢氧化铁(固体),并放热.
【实验一】验证寒痛乐成分中所含铁的化学性质.
此实验集气瓶中加水的作用是防止生成物溅落下来炸裂瓶底.
【实验二】用寒痛乐熨剂药粉测定空气中氧气的含量.甲同学设计了如图所示装置,进行实验.
【实验记录】
【实验反思】乙同学认为甲同学所做“寒痛乐药粉测定空气中氧气的含量”的实验不能证明上述结论,他将操作改进后再进行测量,得到了较为准确的结果.他改进后的操作为关闭弹簧夹a后加入足量药品,迅速将胶塞盖严,并充分振荡,待冷却后打开弹簧夹a.
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【查阅资料】
[用法用量]外用,一日1次.将外袋剪开,取出药袋,晃动数次,使药物充分松散,接触空气,手摸有热感时,置于固定袋内,覆盖于痛患处,每袋可发热不少于15小时.
[原料层]铁、蛭石、活性炭、水等.
[作用原理]铁跟氧气和水反应生成氢氧化铁(固体),并放热.
【实验一】验证寒痛乐成分中所含铁的化学性质.
| 步骤 | 实验操作 | 实验现象 |
| Ⅰ | 将寒痛乐打开,将药物倒入一烧杯中,观察 | 药物为黑色固体粉末 |
| Ⅱ | 剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色固体 |
【实验记录】
| 步骤 | 实验操作 | 主要实验现象 | 实验结论及解释 |
| Ⅰ | 连接好装置如图所示,然后手捂集气瓶 | 水中的导管口有气泡冒出 | 装置的气密性良好 |
| Ⅱ | 加入足量药品,迅速将胶塞盖严,并充分振荡 | 放热,导管口有气泡冒出;一段时间后,量筒中的水沿导管逐渐被吸入到集气瓶中 | 进入集气瓶内水的体积即为空气中氧气的含量. |