Question

5．化學(xué)興趣小組的同學(xué)對“二氧化錳在過氧化氫分解前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒有改變”這一結(jié)論產(chǎn)生了興趣，決定進行親身驗證．

【查閱資料】①過濾是將不溶于水的固體和液體分離開的操作，二氧化錳不溶于水．
②在一定范圍內(nèi)，溫度升高，化學(xué)反應(yīng)的速率會加快．
【初步驗證】小華提出先用電子天平稱量1.0g的二氧化錳，然后將其與過氧化氫溶液中，請寫出該反應(yīng)的文字表達式過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣，待反應(yīng)結(jié)束后，過濾，洗滌，再進行二次稱量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得數(shù)據(jù)大于1.0g，原因可能是沒有干燥二氧化錳．
【實驗改進】小強針對上述原因，提出烘干后再稱量的方案，結(jié)果得到了準(zhǔn)確的實驗結(jié)論，與此同時，老師引導(dǎo)同學(xué)們可以嘗試蒸發(fā)的方法，結(jié)果也得到了相同的結(jié)果．由此我們得出的實驗結(jié)論是二氧化錳在反應(yīng)前后質(zhì)量不變．
【深入探究】對于二氧化錳在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)沒有改變的驗證，小兵提出可以直接向剛蒸干的二氧化錳中滴入過氧化氫溶液，若能觀察到仍有產(chǎn)生大量氣泡的現(xiàn)象，就可以得出結(jié)論．但小芳對此產(chǎn)生了異議，她的理由是剛蒸干的二氧化錳溫度較高，能夠加快過氧化氫的分解速率．（已確認產(chǎn)生的氣體為氧氣）
【實驗反思】在過氧化氫制取氧氣的過程中，二氧化錳的確起到了加快過氧化氫分解的作用，那么有沒有別的方法也能起到這一效果呢？對此，興趣小組的同學(xué)們展開了激烈的討論，并最終設(shè)計出了如圖甲所示的裝置．
（1）此裝置能較快收集到氧氣的理論依據(jù)是在一定范圍內(nèi)，溫度升高，化學(xué)反應(yīng)的速率會加快．
（2）課堂上同學(xué)們利用如圖甲所示裝置做功氧化氫制取氧氣的實驗時，用帶火星的木條檢驗氧氣，卻發(fā)現(xiàn)帶火星的木條很難復(fù)燃，這又是為什么呢？此時氧氣中混有大量水蒸氣，很難使帶火星的木條復(fù)燃．
（3）針對這一異�，F(xiàn)象，興趣小組的同學(xué)們?nèi)フ埥塘死蠋�，老師在思考以后，決定對甲裝置進行改進，如乙圖所示，發(fā)現(xiàn)帶火星的木條較易復(fù)燃（圖中的加熱裝置已略去）．
【交流與討論】
（4）興趣小組的同學(xué)們受到啟發(fā)，在查閱了相關(guān)資料后，又共同設(shè)計處了圖丙所示的裝置，發(fā)現(xiàn)帶火星的木條也易復(fù)燃（圖中的加熱裝置已略去），根據(jù)圖乙裝置的啟示，請你分析濃硫酸的作用可能是吸收水蒸氣．
（5）你還能寫出實驗室用二氧化錳作為催化劑來制取氧氣的其他反應(yīng)的文字表達式嗎？氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣．
（6）再加熱過氧化氫溶液制取氧氣的過程中，加熱的溫度與集氣瓶中氧氣的體積分數(shù)之間存在聯(lián)系（如曲線圖所示），若能使帶火星的木條復(fù)燃所需的氧氣的體積分數(shù)最低為49%（只考慮氧氣的體積分數(shù)對實驗結(jié)果的影響），現(xiàn)欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱過氧化氫溶液的最高溫度控制在81℃．

Answer 1

分析 催化劑能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都不變；
過氧化氫在二氧化錳催化作用下分解生成水和氧氣；
氯酸鉀在二氧化錳催化作用下受熱分解生成氯化鉀和氧氣．

解答 解：【初步驗證】
過氧化氫在二氧化錳催化作用下分解生成水和氧氣，反應(yīng)的文字表達式為：過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣；
待反應(yīng)結(jié)束后，過濾，洗滌，再進行二次稱量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得數(shù)據(jù)大于1.0g，原因可能是沒有干燥二氧化錳，導(dǎo)致二氧化錳表面附著了一定量的水．
故填：過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣；沒有干燥二氧化錳．
【實驗改進】
小強針對上述原因，提出烘干后再稱量的方案，結(jié)果得到了準(zhǔn)確的實驗結(jié)論，與此同時，老師引導(dǎo)同學(xué)們可以嘗試蒸發(fā)的方法，結(jié)果也得到了相同的結(jié)果，即二氧化錳在反應(yīng)前后質(zhì)量不變．
故填：二氧化錳在反應(yīng)前后質(zhì)量不變．
【深入探究】
對于二氧化錳在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)沒有改變的驗證，小兵提出可以直接向剛蒸干的二氧化錳中滴入過氧化氫溶液，若能觀察到仍然產(chǎn)生大量氣泡，就可以得出結(jié)論，但小芳對此產(chǎn)生了異議，她的理由是：剛蒸干的二氧化錳溫度較高，能夠加快過氧化氫的分解速率．
故填：產(chǎn)生大量氣泡；剛蒸干的二氧化錳溫度較高，能夠加快過氧化氫的分解速率．
【實驗反思】
（1）此裝置能較快收集到氧氣的理論依據(jù)是：在一定范圍內(nèi)，溫度升高，化學(xué)反應(yīng)的速率會加快．
故填：在一定范圍內(nèi)，溫度升高，化學(xué)反應(yīng)的速率會加快．
（2）利用如圖甲所示裝置做過氧化氫制取氧氣的實驗時，用帶火星的木條檢驗氧氣，卻發(fā)現(xiàn)帶火星的木條很難復(fù)燃，這是因為此時氧氣中混有大量水蒸氣，很難使帶火星的木條復(fù)燃．
故填：此時氧氣中混有大量水蒸氣，很難使帶火星的木條復(fù)燃．
【交流與討論】
（4）興趣小組的同學(xué)們受到啟發(fā)，在查閱了相關(guān)資料后，又共同設(shè)計處了圖丙所示的裝置，發(fā)現(xiàn)帶火星的木條也易復(fù)燃（圖中的加熱裝置已略去），
由圖乙裝置可知，冷水是為了降低溫度使水蒸氣液化，從而使氧氣更純凈一些，因此濃硫酸的作用可能是吸收水蒸氣．
故填：吸收水蒸氣．
（5）實驗室用二氧化錳作為催化劑時，可以用氯酸鉀反應(yīng)制取氧氣，氯酸鉀在二氧化錳催化作用下受熱分解生成氯化鉀和氧氣，反應(yīng)的文字表達式為：氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣．
故填：氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣．
（6）由圖中可知，氧氣的體積分數(shù)為49%時，溫度約為81℃，因此欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱過氧化氫溶液的最高溫度控制在81℃．
故填：81．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．