Question

科學興趣小組學習了二氧化錳（MnO₂）催化分解過氧化氫的實驗后，進行如下實驗．

（一）選擇裝置并檢查氣密性．
（二）稱取0.1克的二氧化錳粉末加入容器中．
（三）量取50毫升溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)約10%的過氧化氫溶液加入容器中，記錄一定時間內(nèi)收集到的氣體體積．
（四）改變二氧化錳的質(zhì)量，重復上述實驗，記錄數(shù)據(jù)如下．

時間/秒	生成氧氣的體積/毫升
	0.1克MnO2	0.2克MnO2	0.3克MnO2	0.4克MnO2
40	49	61	75	86
80	77	87	90	92
120	89	92	92	92
160	92	92	92	92

（1）寫出本實驗的化學方程式

2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑

．隨著反應的進行，溶液中

H₂O₂

（填寫化學式）在不斷地減少、溶劑在不斷地

增多

（填增多、減少、不變）．
（2）本實驗探究的問題是

二氧化錳的質(zhì)量對過氧化氫分解快慢的影響

．
（3）實驗中除了量筒外，還需要用到的測量儀器有

天平、停表（或秒表）

．
（4）為完成本實驗，應選擇右上圖圖氣體發(fā)生和收集裝置中的組合是

②⑤

（選
填序號）．你選擇的氣體發(fā)生裝置的理由是

反應物的狀態(tài)（固體和液體）且不加熱

．
（5）在40秒時，通過四組數(shù)據(jù)分析，你得出的結(jié)論是

在該時間內(nèi)，MnO₂的質(zhì)量愈多，H₂O₂分解速率愈大（MnO₂催化效果愈好）

．
（6）若實驗前加入MnO₂ 0.1g，實驗后經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱量，MnO₂質(zhì)量為

0.1

g．
請設計實驗證明該MnO₂的化學性質(zhì)在反應前后沒有改變

取少量相同質(zhì)量的氯酸鉀于試管中，并向其中的一支試管中加入上述MnO₂拌和．同時加熱兩支試管并在試管的上方各放帶火星（燃著）的木棒，若盛放MnO₂的試管上方的木棒先復燃（燃燒的更旺），則可證明MnO₂的化學性質(zhì)不變

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應方程式的書寫方法和反應中反應物在減少，生成物在增加考慮；
（2）根據(jù)（二）、（三）所用物質(zhì)和（四）中提供的數(shù)據(jù)進行推測；
（3）根據(jù)實驗中要稱取二氧化錳，并要計時分析所需測量儀器；
（4）根據(jù)過氧化氫溶液和二氧化錳反應是固體和液體的不加熱反應選擇發(fā)生裝置；根據(jù)氧氣的密度和溶水性選擇收集裝置；
（5）根據(jù)在該時間內(nèi)生成氧氣的體積數(shù)值比較考慮；
（6）根據(jù)催化劑反應前后質(zhì)量不變考慮，根據(jù)催化劑的重復使用性考慮．

解答：解：（1）反應物是過氧化氫寫在等號的左邊，生成物是水和氧氣寫在等號的右邊，用觀察法配平，所以方程式是：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，由于在反應中過氧化氫屬于反應物，在不斷的消耗，所以質(zhì)量在不斷減少；生成物是水和氧氣，所以溶液中的溶劑水在不斷增加；
（2）從題干中提供的信息可知，所用過氧化氫溶液的量和質(zhì)量分數(shù)都是相同的，只是三次加入的二氧化錳的量不同，并且記錄了在不同量二氧化錳的條件下，不同時間生成的氧氣的量．可見此實驗探究達到問題是：二氧化錳的質(zhì)量對過氧化氫分解快慢的影響．
（3）實驗中要稱取二氧化錳，所以要用到天平；并要計時，所以用秒表．
（4）過氧化氫溶液和二氧化錳反應是固體和液體的不加熱反應，可用裝置②完成；氧氣密度大于空氣密度，并且不易溶于水，所以可用向上排空氣法和排水法收集，要記錄一定時間內(nèi)收集到的氣體體積，所以用②⑤合適．
（5）在40秒時，通過觀察在該時間內(nèi)生成氧氣的體積數(shù)值比較可知，MnO₂的質(zhì)量愈多，H₂O₂分解速率愈大；
（6）催化劑反應前后質(zhì)量不變，所以實驗后經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱量，MnO₂質(zhì)量仍然為0.1g；從過氧化氫分解后的混合物中回收二氧化錳，再將其放在氯酸鉀中加熱，利用帶火星的木條檢驗生成氧氣的快慢．所以取少量相同質(zhì)量的氯酸鉀于試管中，并向其中的一支試管中加入上述MnO₂拌和．同時加熱兩支試管并在試管的上方各放帶火星（燃著）的木棒，若盛放MnO₂的試管上方的木棒先復燃（燃燒的更旺），則可證明MnO₂的化學性質(zhì)不變．
故答案為：（1）2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑； H₂O₂；增多；（2）二氧化錳的質(zhì)量對過氧化氫分解快慢的影響；（3）天平、停表（或秒表）；（4）②⑤；反應物的狀態(tài)（固體和液體）且不加熱；（5）在該時間內(nèi)，MnO₂的質(zhì)量愈多，H₂O₂分解速率愈大（MnO₂催化效果愈好）（6）0.1；取少量相同質(zhì)量的氯酸鉀于試管中，并向其中的一支試管中加入上述MnO₂拌和．同時加熱兩支試管并在試管的上方各放帶火星（燃著）的木棒，若盛放MnO₂的試管上方的木棒先復燃（燃燒的更旺），則可證明MnO₂的化學性質(zhì)不變．

點評：催化劑是一種物質(zhì)，在化學反應里能改變其他物質(zhì)的化學反應速率，而本身的質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑，又叫觸媒．