小雨阅读课外资料得知:双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂,于是他对氧化铜产生了探究兴趣。
【 提出问题 】 氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂?它是否比二氧化锰催化效果更好?
【 设计实验 】 小雨以生成等体积的氧气为标准,设计了下列三组实验 ( 其他可能影响实验的因素均忽略 ) 。
实验序号 | 氯酸钾质量 | 其他物质质量 | 待测数据 |
① | 1.2g | / | |
② | 1.2g | 氧化铜 0.5g | |
③ | 1.2g | MnO 2 0.5g | |
( 1 )根据小雨的设计:判断氧气产生的快慢应测量的 “ 待测数据是 ________ 。
( 2 )若实验 ② 比实验 ① 的 “ 待测数据 “ 更 ________ ( 选填 “ 大 ” 或 “ 小 ”) ,说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。
( 3 ) 【 预期结论 】 氧化铜能作为氯酸钾分解的催化剂,写出该反应文字表达式: ________ 。
( 4 )你认为小雨设计实验 ③ 和实验 ② 对比的目的是 ________ 。
( 5 )将实验 ② 反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥,若称量得到 0.5g 黑色粉末,说明 ________ 。
( 6 )再将该黑色粉末放入试管中,加入 ________ ,若观察到 ________ ,说明黑色粉末的 ________ 在反应前后保持不变。
( 7 ) 【 反思 】 除了催化剂可以改变化学反应速率,还有影响化学反应的速率的因素是 ________ 、 ________ 。
收集等体积氧气所需时间 小 探究氧化铜和二氧化锰哪一个催化效果更好 氧化铜在反应前后质量未变 适量的双氧水 ( 或适量的氯酸钾并加热,把带火星的木条放在试管口 ) 有 大量气泡产生 ( 或带火星的木条复燃 ) 化学性质 反应物的浓度 反应的温度(或接触面积,答案合理即可)
【详解】
( 1 )可通过测量收集等体积氧气所需时间或相同时间收集气体的体积来判断氧气产生的快慢,而题目给出测量等体积氧气为标准,则是测量生成等体积氧气所需的时间;
故答案为:收集等体积氧气所需时间。
( 2 )实验 ② 加入了催化剂氧化铜,实验 ① 没有加催化剂,若实验 ② 比实验 ① 的 “ 待测数据 “ 更小,说明反应速率更快,说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率;
故答案为:小。
( 3 )氧化铜能作为氯酸钾分解的催化剂,氯酸钾在氧化铜催化作用下加热反应生成氯化钾和氧气,据此书写文字表达式,所以该反应文字表达式 ;
故答案为: 。
( 4 )实验 ③ 和实验 ② 催化剂种类不同,所以变量为催化剂种类,两实验对比可探究氧化铜和二氧化锰哪一个催化效果更好;
故答案为:探究氧化铜和二氧化锰哪一个催化效果更好。
( 5 )实验前氧化铜质量为 0.5 克,将实验 ② 反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥,若称量得到 0.5g 黑色粉末,说明氧化铜在反应前后质量未变;
故答案为:氧化铜在反应前后质量未变。
( 6 )将该黑色粉末放入试管中,加入适量的双氧水或适量的氯酸钾并加热,把带火星的木条放在试管口,若仍能快速产生氧气,说明黑色粉末的化学性质没有改变,从而证明催化剂在反应前后化学性质不变的特点;
故答案为:适量的双氧水 (或适量的氯酸钾并加热,把带火星的木条放在试管口);大量气泡产生(或带火星的木条复燃);化学性质。
( 7 )影响化学反应的速率的因素除催化剂外还有反应物的浓度、反应的温度、接触面积等,答案合理即可;
故答案为:反应物浓度;反应的温度(或接触面积,答案合理即可)。
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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