某研究小组发现,将适量淀粉放入过氧化氢溶液中,过氧化氢溶液的分解速率加快。对于此现象,该小组同学进行了如下探究:
(提出问题)淀粉能否作过氧化氢分解的催化剂?
(作出猜想)淀粉能作过氧化氢分解的催化剂。
(实验验证)
实验步骤 | 实验现象 | 结论及解释 |
Ⅰ在盛有 5mL 5% 过氧化氢的试管中加入 ag 淀粉 | 产生大量能使带火星木条复燃的气体 | 产生的气体是 _____ |
Ⅱ试管中重新加入的 5mL 5% 过氧化氢溶液,反应停止后过滤、洗涤、干燥、称量滤渣 | ①又产生大量使带火星木条复燃的气体 ②滤渣质量为 ag | ①淀粉 _____ 和 _____ 在应前后均没有发生变化。 ②淀粉能作过氧化氢分解的 _____ 。 |
( 1 )写出淀粉催化过氧化氢分解的文字表达式: _____ 。
(拓展探究)探究小组想验证向上排空气法收集的氧气是否纯净,进行了几组实验,取几支集气瓶,分别装入其总体积不同含量的水用排水法收集氧气,恰好把几只集气瓶中的水排去。将带火星的木条依次插入集气瓶中,发现收集的氧气占容积的体积分数最低为 35% 时,木条复燃。
( 2 )集气瓶中氧气的体积分数=收集的氧气占容积的体积分数 + 瓶中空气占容积的体积分数 × __ % 。
( 3 )收集的氧气占容积的体积分数最低为 35% 时,可使带火星的木条复燃,这时集气瓶中氧气的体积分数是 _____ % (计算结果保留整数)。
氧气 质量 化学性质 催化剂 过氧化氢 水 + 氧气 21 49
【分析】
【实验验证】( 1 ) Ⅰ 根据产生大量能使带火星木条复燃的气体,进行分析解答。 Ⅱ 根据催化剂的质量和化学性质在反应前后不变,进行分析解答。【拓展探究】( 2 )根据空气的组成成分,进行分析解答。( 3 )根据收集的氧气占容积的体积分数最低为 35% 时,空气占 65% ,进行分析解答。
【详解】
【实验验证】 Ⅰ产生大量能使带火星木条复燃的气体,氧气能支持燃烧,故产生的气体是氧气。
Ⅱ催化剂的质量和化学性质在反应前后不变,又产生大量使带火星木条复燃的气体,滤渣质量为 ag ,说明淀粉质量和化学性质在应前后均没有发生变化,所以淀粉能作过氧化氢分解的催化剂。
( 1 )过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气,反应的文字表达式为:过氧化氢 水 + 氧气。
【拓展探究】( 2 )氧气约占空气总体积的 21% ,集气瓶中氧气的体积分数=收集的氧气占容积的体积分数 + 瓶中空气占容积的体积分数 ×21% 。
( 3 )氧气占容积的体积分数最低为 35% 时,空气占 65% ,此空气中的氧气的体积分数为 35%+65%×21%≈49% 。
故答案为:
【实验验证】 Ⅰ氧气;Ⅱ①质量;化学性质;②催化剂;
( 1 )过氧化氢 水 + 氧气;
【拓展探究】( 2 ) 21 ;
( 3 ) 49 。
【点睛】
本题难度不是很大,掌握催化剂的特征(一变二不变)、氧气的检验方法等是正确解答本题的关键。
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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