实验室常用双氧水和用二氧化锰作催化剂制取氧气。
(提出问题)
二氧化锰是催化剂,二氧化锰的用量对反应速率是否有影响?
(设计实验)
(1)实验装置如图所示。
(2)实验记录:每次用30mL5%的过氧化氢溶液,采用不同量二氧化锰粉末做催化剂进行实验,测定相关数据记录于下表中:
过氧化氢体积(mL) | 过氧化氢浓度 | MnO2质量(g) | 测量数据(mL) | |
I | 30 | 5% | 0.1 | |
II | 30 | 5% | 0.2 | |
III | 30 | 5% | 0.3 |
(分析)
(1)写出该反应的文字表达式__________________________________________。
(2)上述实验应该测定的“待测数据(mL)”可能是_________________________。本实验中,测定“待测数据”的装置(图中方框内)是______(填序号)。
(3)3次实验“每次用30 mL 5%的过氧化氢溶液”的目的是_________________。
(4)若第Ⅱ次实验比第Ⅲ次实验的“待测数据”更________(填“大”或“小”),说明催化剂的用量越多,反应越快。二氧化锰可作为该反应的催化剂的依据是:加快该反应的反应速率,反应前后质量和_______________不改变。
(5)过氧化氢加热到80℃才有较多氧气生成,加入二氧化锰作为催化剂立即生成氧气。采用等量过氧化氢溶液,(虚线表示加热分解制取氧气的曲线,实线表示利用催化剂制取氧气的曲线),放出氧气的质量与反应时间的关系正确的是___________。
A. B.
C. D.
相同时间内量筒中收集到水的体积 C 控制变量 小 化学性质 C
【解析】
(1)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气;文字表达式为:过氧化氢水+氧气;(2)上述实验应该测定的“待测数据(mL)”可能是相同时间内量筒中收集到水的体积;因为AB装置错误,所以测定“待测数据”的装置(图中方框内)是C;(3)一个实验只能有一个变量,3次实验“每次用30 mL 5%的过氧化氢溶液”的目的是:控制变量;(4)若第Ⅱ次实验比第Ⅲ次实验的“待测数据”更小,说明催化剂的用量越多,反应越快;根据催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变,可知二氧化锰可作为该反应的催化剂的依据是:加快该反应的反应速率,反应前后质量和化学性质不改变。(5)二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率,但不能增加生成物的质量,所以放出氧气的质量与反应时间的关系正确的是C。
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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