同学们通过查阅资料知道,过氧化氢分解反应的催化剂除二氧化锰外,还有氯化铁溶液、氯化铜溶液中的金属离子和土豆中含有的过氧化氢酶。同学们通过如下实验进行相关研究。
实验一:验证二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率
分别取5 mL 5%的过氧化氢溶液于两支试管中,向B中试管内加入少量二氧化锰(如上图所示)。A中带火星的木条不复燃,B中带火星的木条复燃,实验证明二氧化锰加快了过氧化氢的分解速率。A中木条不复燃的原因是 ,B中反应的化学方程式是 。
实验二:研究催化剂的某些因素对过氧化氢分解速率的影响
方案Ⅰ:分别取20 mL 5%的过氧化氢溶液于3个大小相同的锥形瓶中。向其中两个锥形瓶中分别加入含相同数目金属离子的氯化铁溶液和氯化铜溶液,分别连接传感器测体系压强(如右图所示)。测定数据如下表所示:
时间/s 试剂 压强/KPa | 0 | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 |
20mL 5%的过氧化氢溶液 | 101.86 | 102.99 | 103.42 | 103.67 | 103.99 | 104.00 |
加入氯化铁溶液 | 102.21 | 105.35 | 115.40 | 129.69 | 145.52 | 163.99 |
加入氯化铜溶液 | 101.50 | 102.73 | 107.53 | 114.78 | 122.49 | 130.39 |
(1)加入含相同数目金属离子的氯化铁溶液和氯化铜溶液,该步操作的实验目的是 。
(2)根据上表数据得出的结论是 。
方案Ⅱ:从同一部位取2个质量均为1.7 g的正方体土豆块,将其中一块切成若干片,片与片相连不断开,同时分别放入盛30 mL 5%过氧化氢溶液的50 mL量筒中。均看到有气泡生成,一段时间,只有土豆片不断上升。通过实验得出的结论是 。
【实验反思】通过实验一和实验二说明,测量不同的物理量可判断过氧化氢的分解速率。
下列做法中能比较过氧化氢的分解速率的是 (填选项序号)。
A. 测量完全反应后气体的总体积 B. 测量相同时间内产生气体的体积
C. 测量相同时间内体系压强的变化 D. 测量相同时间内溶液质量的变化
实验一:常温下,过氧化氢分解速率缓慢产生氧气量很少,不足以使带火星的木条复燃。 2H2O2 ==== 2H2O+O2↑
实验二:I(1)控制金属离子 的数目,对比它们对过氧化氢分解的速率影响。
(2)氯化铁溶液催化产生氧气的速率比氯化铜溶液快。(不同种类的催化剂对过氧化氢分解速率影响不同)
II反应物和催化剂的接触面接越大,反应速率越快。(反应速率与反应物和催化剂的接触面积有关)
【实验反思】BCD (0,2)
过氧化氢制氧气 | 高锰酸钾制氧气 | |
药品和反应原理 | 2H2O22H2O+O2↑ | 2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2↑ |
发生装置 | 固液常温型 |
固体加热型 |
收集装置 | 氧气可用排水法收集,也可用向上排空气法收集 | |
整体装置图 | ||
操作步骤 | ①检查装置气密性 ②再锥形瓶中装入二氧化锰 ③塞好带有长颈漏斗和导管的橡皮塞(长颈漏斗的下端一定在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中跑出来) ④向长颈漏斗中加入过氧化氢溶液 ⑤收集氧气 |
①检查装置气密性 ②将药品平铺在试管底部,用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口(用高锰酸钾制取氧气,还要在管口放一小团棉花) ③将试管固定在铁架台上 ④点燃酒精灯,预热后加热试管 ⑤当导管口有连续均匀的气泡冒出时开始收集气体 ⑥收集完毕,先将导管移出水面 ⑦熄灭酒精灯。加热高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰的混合物)制氧气,用排水法收集,其操作步骤可概括为:“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”7个字。可用谐音记忆为“茶庄定点收利息”。 |
注意事项 | ①伸入试管或锥形瓶中的导管应刚刚露出橡皮塞即可,否则不利于气体的导出。 ②用排水法收集氧气时,导管应刚伸人集气瓶口即可,过长不利于水的排出,气体不易收集满。 ③用向上排空气法收集氧气时,导管要伸入集气瓶的底部,否则不利于空气的排出,收集的气体不纯。 ④用长颈漏斗时,长颈漏斗末端应在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中逸出。 |
①药品要平铺在试管底部,均匀受热。 ②试管口要略向下倾斜,防止药品中湿存的水分受热后变成水蒸气,遇冷凝结成水倒流回试管底部,使试管炸裂。 ③铁架台的铁夹要夹在试管的中上部(或距离试管口1/3处)。 ④试管内的导管稍伸出橡皮塞即可,这样便于气体导出。 ⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中(瓶口要在水面下)。 ⑥加热时要先使试管均匀受热,然后酒精灯外焰要对准药品所在部位加热。 ⑦用排水法收集气体时,应注意当气泡连续均匀冒出时再收集,否则收集的气体中混有空气,当集气瓶口有大盆气泡冒出时,证明已集满。 ⑧停止加热时,应先把导管从水里撤出,再撤掉酒精灯。如果先熄灭酒精灯,试管内气体温度降低,压强减小,水槽中的水就会被倒吸入热的试管内,使试管炸裂。 ⑨用高锰酸钾制氧气时,试管口要放一小团棉花,防止加热时高锰酸钾小颗粒进人导管。 ⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放,因为在相同状况下氧气的密度大于空气的密度,正放可减少气体的逸散。 |
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