Question

【題目】如下圖所示，某�；瘜W興趣小組用過氧化氫（H2O2）溶液（MnO2作催化劑） 制取干燥氧氣，并用來測定 10g 某銅粉樣品（含少量雜質碳）中銅的質量分數。

回答下列問題：（溫馨提示：2Cu+O22CuO；氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳）

（實驗一）

（1）裝置A 中發生的化學方程式是__________。裝置B的作用是__________。

（2）通過稱量完全反應前后裝置__________的質量，進行計算便可求出樣品中銅的質量分數。

（3）實驗完畢，小華同學誤將用剩的H2O2溶液和裝置C玻璃管中的剩余固體一起倒入燒杯中，發同有大量的氣泡產生，經檢驗確認產生的氣體是氧氣，小江和小田兩位同學對此頗感興趣，進而展開了他們的探究之旅。

（提出問題）

是哪種物質加快了H2O2的分解速率？

（大膽猜想）

猜想①：剩余固體中的氧化銅加快了H2O2溶液的分解。

猜想②：氧化銅能做H2O2分解的催化劑。

（實驗二）

實驗方案	實驗現象	分析及結論
步驟一：將帶火星的木條伸入盛有5mL5%過氧化氫溶液的試管。	帶火星木條不復燃	H2O2溶液常溫下產生氧氣的量很少，不足以使帶火星復燃。
步驟二：向盛有 5mL5%H2O2溶液的試管中加入 1g 氧化銅固體，將一根帶火星的木條伸入試管中。觀察現象。待反應結束后將試管里的剩余物進行___________、洗滌、干燥、稱量。對比反應前后固體的質量。	稱得固體質量為 1g	猜想①成立，并且反應前后固體的質量相等。

（討論交流）

小川同學認為，根據步驟一、二的實驗現象，得出的兩個結論就能判斷猜想②成立。你是否支持他的觀點？___________。若要證明猜想②成立，你認為還應補做的實驗是___________。

（4）該化學興趣小組利用壓強傳感器，對MnO2、CuO、Fe2O3三種金屬氧化物中，哪一個更適宜作過氧化氫制取氧氣的催化劑，又做了如下數字化實驗探究。

（實驗三）實驗方法如下：

Ⅰ.用MnO2、CuO、Fe2O3三種催化劑分別與海藻酸鈉溶液混合，滴入氯化鈣溶液制成含等質量催化劑、大小相同的海藻酸鈉微球，備用。

Ⅱ.取30粒含MnO2的海藻酸鈉微球，采用如下圖所示裝置進行實驗。改用其他兩種微球，分別重復上述實驗，得到的錐形瓶內壓強隨時間變化的曲線如下圖所示。

①每次重復實驗時，海藻酸鈉微球數應相同的原因是_________________________________。

②用含MnO2的海藻酸鈉微球進行實驗，60s 時壓強瞬間回落，其原因可能是____________________。

③從實驗曲線看，催化效果較好，反應溫和的催化劑是______________________。

Answer 1

【答案】2H2O22H2O+O2↑ 干燥O2 C 過濾 帶火星的木條復燃 取過濾、洗滌、干燥、稱重后的1g固體置于5mL5%2H2O2溶液中，深入帶火星的小木條檢驗 控制變量 產生氣體速率太快，使瓶內壓強過大，把橡皮塞崩開 CuO

【解析】

[實驗一]（1）過氧化氫在二氧化錳作催化劑的條件下能反應生成水和氧氣，發生的化學方程式是2H2O22H2O+O2↑；濃硫酸具有吸水性，能干燥氧氣；

（2）銅與氧氣反應生成氧化銅，碳與氧氣反應生成二氧化碳，因此無法通過裝置C的質量變化進行計算，但碳反應生成的二氧化碳被氫氧化鈉吸收，因此可通過稱量裝置D反應前后的質量差求出二氧化碳的質量，從而求出碳的質量，進一步算出銅的質量分數；

[實驗二]步驟一將帶火星的木條伸入盛有5mL，5%H2O2溶液的試管，觀察到帶火星木條不復燃，這說明H2O2溶液常溫下產生氧氣的量少，不足以使帶火星木條不復燃；

步驟二：向盛有5mL 5%H2O2溶液的試管中加入1g氧化銅固體，將一根帶火星的木條伸入試管，觀察到帶火星的木條復燃，待反應結束后將試管的剩余物進行過濾，洗滌、干燥、稱量。對比反應前后固體的質量，稱得固體質量為1g，這說明猜想①成立，并且反應前后固體的質量相等；

若要證明猜想②成立，還應補做的實驗是驗證化學反應前后，氧化銅的化學性質沒有改變，即將過濾出來的1g氧化銅放入盛有5mL 5%H2O2溶液的試管中，觀察是否還會產生能使帶火星的木條復燃的氣體；

[實驗三]①每次實驗時，海藻酸鈉微球數應相同是為了確保催化劑用量一致；

②用含MnO2的海藻酸鈉微球進行實驗，60s時壓強瞬間回落，可能是因為產生氣體的速率過快，導致氣壓過大，橡皮塞被彈出；

③從實驗曲線看，二氧化錳太劇烈，氧化鐵和三氧化二鉻太慢，故催化效果較好、反應溫和的催化劑是CuO。