Question

【題目】探究一： 某同學發(fā)現(xiàn)將帶火星的木條伸入氧氣含量約占40％的空氣樣品中就能復燃，那么能使帶火星的木條復燃的氧氣含量的最低值是多少呢?小亮同學設計了如下實驗進行探究：

第一組實驗：取5只集氣瓶，編號為①、②、③、④、⑤，分別裝入其總容積10％、20％、30%、40％、50％的水。用排水法收集氧氣，恰好把5只集氣瓶中的水排去。將帶火星的木條依次插入①～⑤號瓶中，記錄實驗現(xiàn)象。

小亮在前一組實驗的基礎上又做了第二組和第三組實驗，并進行了記錄。

	第一組					第二組					第三組
集氣瓶編號	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的氧氣占集氣瓶的體積分數(shù)	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
帶火星木條的狀況	微亮	亮	很亮	復燃	復燃	很亮	很亮	復燃	復燃	復燃	很亮

請回答下列問題：

（1）用帶火星的木條驗滿氧氣的方法是否說明氧氣肯定收集滿？________(填“是”或“否”)。

（2）寫出鐵在氧氣中燃燒的文字或符號表達式：____________________。

（3）采取“半值法”探究能減少實驗次數(shù)。例如：第一組實驗若按③、④的編號順序進行實驗，即可確定下一組實驗收集的氧氣占容積的體積分數(shù)應在30%～40%之間，從而省去編號①、②、⑤的實驗。同理，第二組實驗可以省去的實驗編號為______________。

（4）實驗數(shù)據(jù)收集的氧氣占集氣瓶容積的體積分數(shù)最低為35%時，可使帶火星的木條復燃，這時集氣瓶中氧氣體積分數(shù)約為___________%(計算結果保留整數(shù))。

（5）用帶火星的木條直接檢驗雙氧水受熱分解產生的氧氣時，往往難以復燃，這是因為在加熱生成氧氣的同時產生大量水蒸汽所致，此時混合氣體中氧氣的體積分數(shù)隨溫度變化的曲線如圖所示．若只考慮氧氣的體積分數(shù)對實驗結果的影響，欲使帶火星的木條復燃，應將加熱雙氧水的最高溫度控制在大約_________℃。

某同學改用如圖裝置后能使帶火星的木條復燃其原因是_________________。

探究二

（提出問題）過氧化氫溶液分解速率與哪些因素有關？

在常溫下，在相同質量、相同濃度的過氧化氫溶液中，分別加入1.5g二氧化錳和x g氧化銅，測量各生成一瓶（相同體積）氧氣所需的時間。實驗數(shù)據(jù)記錄如下：

實驗編號	Ⅰ	Ⅱ
反應物	5%過氧化氫溶液20mL	5%過氧化氫溶液20mL
催化劑	1.5 g 二氧化錳	x g 氧化銅
時 間	46 s	84 s

實驗Ⅱ中x的值應為___________。小張同學在上述實驗中發(fā)現(xiàn)用二氧化錳作催化劑制氧氣時（如圖1），發(fā)現(xiàn)反應放熱且過于劇烈，不易控制。后在老師的指導下，把發(fā)生裝置（如圖2）放在冷水中能獲得平穩(wěn)的氣流。通過上述實驗，小張發(fā)現(xiàn)影響過氧化氫分解速率的因素有____________、 ___________。

Answer 1

【答案】否 鐵+氧氣四氧化三鐵或Fe+O2Fe3O4 ①④⑤ 49 87 冰水混合物使水蒸氣冷凝，提高了氧氣的體積分數(shù) 1.5 溫度 催化劑顆粒的大小

【解析】

探究一：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，帶火星的木條在不是純凈的氧氣中也能夠復燃，因此用帶火星的木條驗滿氧氣的方法不可靠；

（2）鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應的文字表達式和符號表達式為：鐵+氧氣四氧化三鐵，Fe+O2Fe3O4；

（3）第一組實驗若按③、④的編號順序進行實驗，即可確定下一組實驗收集的氧氣占容積的體積分數(shù)應在30%～40%之間，從而省去編號①、②、⑤的實驗。同理，第二組實驗若按②、③的編號順序進行實驗，即可確定下一組實驗收集的氧氣占容積的體積分數(shù)應在33%～35%之間，從而省去編號①、④、⑤的實驗，因此第二組實驗可以省去的實驗編號為①④⑤；

（4）由第三組實驗可知，收集的氧氣占容積的體積分數(shù)為34%時，帶火星的木條不能復燃，因此收集的氧氣占容積的體積分數(shù)最低為35%時，可使帶火星的木條復燃；這時集氣瓶中氧氣分數(shù)約為：（1-35%）×21%+35%≈49%；

（5）若只考慮氧氣的體積分數(shù)對實驗結果的影響，欲使帶火星的木條復燃，應將加熱雙氧水的最高溫度控制在大約87℃，這是因為87℃時，氧氣的體積分數(shù)約為49%，如果溫度高于87℃時，氧氣的體積分數(shù)會小于49%，不能使帶火星的木條復燃；
改用如圖丙裝置后能使帶火星的木條復燃其原因是冰水混合物使水蒸氣冷凝，提高了氧氣的體積分數(shù)；

探究二：由于實驗探究：“過氧化氫溶液分解速率與催化劑種類有關嗎？”所以實驗的變量只有催化劑種類，其它應相同，所以x為1.5；由圖1、圖2對比可知，溫度以及催化劑顆粒的大小也會影響到過氧化氫溶液的分解速率。