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18.北塘化學(xué)興趣小組同學(xué)對實驗室制備氧氣的若干問題進行如下實驗探究.
(一)為探究催化劑的種類對氯酸鉀分解速度的影響,A小組設(shè)計了以下對比實驗:
a.將12.25g KClO3與5.0g MnO2均勻混合加熱
b.將12.25g KClO3與5.0g CuO均勻混合加熱
(1)在相同溫度下,比較兩組實驗產(chǎn)生O2的快慢.通常采用的方法有:
①測相同時間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積;   ②測收集相同體積O2所需的時間.
(2)試計算:12.25g KClO3中所含氧元素質(zhì)量與多少克過氧化氫中所含氧元素的質(zhì)量相等?(請寫出計算過程).
(二)為探究影響雙氧水分解速度的某種因素,B小組記錄了如下實驗數(shù)據(jù):
雙氧水的質(zhì)量雙氧水的濃度MnO2的質(zhì)量相同時間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積
I50.0g1%0.1g9mL
50.0g2%0.1g16mL
50.0g4%0.1g31mL
【數(shù)據(jù)處理及結(jié)論】
(3)本實驗中,測量O2體積的裝置是C (選填如圖1中的裝置編號).

(4)實驗結(jié)論:在相同條件下,雙氧水濃度越大,雙氧水分解速率越快.
(5)C小組用如圖2裝置進行實驗,通過比較相同時間天平讀數(shù)差值大小也能達到實驗?zāi)康模?br />(三)D小組在加熱二氧化錳樣品時,發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生(如圖3),于是他們對這個異�,F(xiàn)象進行了探究.
(6)對氣體成分的探究:加熱二氧化錳樣品,用燃著的木條靠近試管口,木條熄滅.將氣體通入澄清的石灰水,發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁,產(chǎn)生的氣體是CO2
(7)對氣體來源的探究:
【假設(shè)1】甲同學(xué)認為:該氣體來自于試管中的空氣,請你設(shè)計實驗證明該假設(shè)是否成立.
實驗步驟及現(xiàn)象結(jié)論
按圖3裝置,加熱空的試管,另一端的澄清石灰水沒有變渾濁假設(shè)不成立(填“成立”或“不成立”).
【假設(shè)2】乙同學(xué)認為:二氧化錳樣品中可能混有炭粉,炭粉發(fā)生反應(yīng)生成了該氣體.他通過查閱資料得知:氫氧化鈉溶液會與該氣體反應(yīng),從而可吸收該氣體.于是他設(shè)計了如圖4所示的裝置進行實驗,其中B裝置的作用是檢驗A中的反應(yīng)是否完全,則B中的試劑是澄清石灰水,實驗中觀察到D處澄清石灰水變渾濁.他又用氮氣代替空氣(氮氣不參與該實驗中的任何反應(yīng)),重復(fù)上述實驗,發(fā)現(xiàn)D處澄清的石灰水也變渾濁.
【結(jié)論】通過乙同學(xué)的實驗證明,二氧化錳中混有炭粉,炭粉與二氧化錳反應(yīng)產(chǎn)生了這種氣體.

分析 (1)根據(jù)在相同溫度下,比較兩組實驗產(chǎn)生O2的快慢可采用測相同時間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積或收集相同體積O2所需的時間進行解答;
(2)根據(jù)化合物中某元素的質(zhì)量=該化合物的質(zhì)量×該元素的質(zhì)量分數(shù),進行分析解答.
(3)根據(jù)氣體短管進長管出才能排出試劑瓶中的水、表中實驗數(shù)據(jù)和生成氧氣所以敞口的容器中剩余物質(zhì)的質(zhì)量減輕分析.
(4)實驗結(jié)論:根據(jù)題干中表格中所給的數(shù)據(jù)進行分析并完成解答;
(5)根據(jù)比較相同時間天平讀數(shù)差值大�。ɑ螂娮臃Q上示數(shù)減小的速度)也能達到實驗?zāi)康倪M行解答;
(6)根據(jù)二氧化碳的檢驗方法來考慮;
(7)利用空氣來做一個對比實驗;根據(jù)圖二的思路可知先排除空氣中二氧化碳的干擾,再驗證是否有二氧化碳生成.據(jù)此分析解答即可

解答 解:(1)在相同溫度下,比較兩組實驗產(chǎn)生O2的快慢可采用測相同時間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積或收集相同體積O2所需的時間;
(2)設(shè)所需過氧化氫的質(zhì)量為x,則x×3234×100%=12.25g×48122.5×100%,x=5.1g.
(3)氣體短管進長管出才能排出試劑瓶中的水、表中實驗數(shù)據(jù)和生成氧氣所以敞口的容器中剩余物質(zhì)的質(zhì)量減輕,所以本實驗中,測量O2體積的裝置是C.
(4)實驗結(jié)論:從表中實驗數(shù)據(jù)可知雙氧水濃度越大,分解得越快;
(5)根據(jù)比較相同時間天平讀數(shù)差值大�。ɑ螂娮臃Q上示數(shù)減小的速度)也能達到實驗?zāi)康模?br />(6)根據(jù)二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁的特性,可知氣體是二氧化碳;
(7)加熱空的試管,另一端的澄清石灰水沒有變渾濁,說明氣體不是來自于空氣;
圖二中A是除去空氣中的二氧化碳,可以用氫氧化鈉溶液,B是驗證二氧化碳是否被除凈;如果D中石灰水變渾濁,說明乙同學(xué)的假設(shè)成立,從而得到碳粉與二氧化錳反應(yīng)生成了二氧化碳;
故答案為:
(1)測收集相同體積O2所需的時間
(2)5.1g    
(3)C
(4)雙氧水濃度越大
(5)相同時間天平讀數(shù)差值大小(或電子天平上示數(shù)減小的速度或電子天平的讀數(shù)不再發(fā)生變化時,所需要的時間)
(6)CO2
(7)【假設(shè)1】不成立
【假設(shè)2】澄清石灰水
【結(jié)論】二氧化錳

點評 此題是一道實驗探究題,其實驗的設(shè)計思路是進行對比實驗,解題時只要通過實驗現(xiàn)象的分析結(jié)合對比實驗的結(jié)論就能對問題進行正確的解答.

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