(探究活动一)为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速率的影响,甲同学设计如表对比实验:
| 氯酸钾的质量 | 催化剂的种类 | MnO 2 的质量 | 反应条件 | 收集 45.0mLO 2 所需的时间( s ) |
Ⅰ | 3.0g | MnO 2 | 1.0g | 混合加热 | 21 |
Ⅱ | xg | CuO | 1.0g | 混合加热 | 48 |
( 1 )表中 x 的值应为 _____ ;通过分析上表数据,可以得出的实验结论是:在相同的条件下, KC1O 3 在 MnO 2 作催化剂比 CuO 作催化剂的分解速率 _____ (选填 “快”或“慢”)。
(探究活动二)为探究双氧水浓度对过氧化氢分解速率的影响,乙同学设计以下实验:
(进行实验)
室温下,选用 50.0g 不同溶质质量分数的双氧水( 1% 、 2% 和 4% )分别与 0.1g 二氧化锰进行实验(如图 1 ,固定夹持仪器略去)。
( 2 )写出双氧水分解的化学方程式 _____ , MnO 2 在 H 2 O 2 分解前后其质量和 _____ 没有发生改变。
( 3 )按下图装置图 1 进行实验,在装药品前应检查该装置的气密性,具体做法是关闭分液漏斗活塞,加热锥形瓶,如果注射器活塞外移(右移),停止加热后 _____ 则证明该装置气密性良好。
(数据处理)
( 4 )乙同学进行实验后,获得的相关实验数据记录如表所示:
| 双氧水的质量 | 双氧水的浓度 | MnO 2 的质量 | 温度 | 相同时间( 10s )内产生 O 2 体积( mL ) |
Ⅰ | 50.0g | 1% | 0.1g | 20 ℃ | 9 |
Ⅱ | 50.0g | 2% | 0.1g | 20 ℃ | 16 |
Ш | 50.0g | 4% | 0.1g | 20 ℃ | 31 |
①本实验中,测量 O 2 体积的装置也可以选用如图 2 的哪套装置来代替 _____ (填编号)。
②分析上表数据,可以得出不同浓度的双氧水对过氧化氢分解速率影响的结论是: _____ 。
( 5 )丙同学认为用图 3 装置进行实验,通过比较 _____ 也能探究双氧水浓度对过氧化氢分解速率的影响。
3.0 快 化学性质 注射器活塞回到原来位置 c 在相同条件下,双氧水浓度越大,过氧化氢的分解速率越快 相同时间天平读数差值大小(其他答案合理也可)
【详解】
探究活动一:
该实验的目的是探究催化剂的种类对氯酸钾分解速率的影响,除了催化剂的种类不同,其它元素都应相同,故 x 的值应为 3.0g ;
由表中数据可知,二氧化锰作催化剂时,收集 45.0mL 氧气所需的时间较短,说明氯酸钾在二氧化锰作催化剂比氧化铜作催化剂的分解速率快;
探究活动二:
进行实验:
( 2 )过氧化氢能在二氧化锰的催化下分解为水和氧气,该反应的化学方程式为 ;
在该反应中,二氧化锰是催化剂,化学反应前后,其质量和化学性质没有发生改变;
( 3 )在装药品前应检查该装置的气密性,具体做法是关闭分液漏斗活塞,加热锥形瓶,如果注射器活塞外移(右移),停止加热后,注射器活塞回到原来位置,则证明该装置气密性良好;
( 4 ) ①本实验中,测量 O 2 体积的装置也可以选用如图 2 的 c 装置来代替,氧气的密度比水小,氧气应从短管进入,水从长管排出,故应选 c 装置;
②由表中数据可知,在相同条件下,双氧水的浓度越大,相同时间内产生氧气的体积越大,说明在相同条件下,双氧水浓度越大,过氧化氢的分解速率越快;
( 5 )用图 3 装置进行实验,通过比较相同时间天平读数差值大小也能得出单位时间内产生气体的量,从而探究双氧水浓度对过氧化氢分解速率的影响。
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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