Question

桐梓縣某中學學生在實驗室用5%的過氧化氫溶液制取氧氣并進行氧氣部分性質實驗，具體操作如下：

（1）溶液配制：在老師的指導下，他們配制了一瓶5%的過氧化氫溶液備用．

（2）氣體制備：用配制好的5%的過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣．請你在如圖1A、B兩套裝置中選擇其中一套，并說明選擇的理由：　　．

（3）性質實驗：小明用收集好的氧氣，進行了鐵絲燃燒的實驗．實驗前，它在集氣瓶底部鋪一層細沙，然后把光亮的細鐵絲盤成螺旋狀，在鐵絲下端系一根火柴，將火柴點燃，待火柴快燃盡時，緩慢插入集氣瓶中，觀察到的現象是　　．

（4）拓展延伸：第一小組的小亮同學在上述制取氧氣實驗過程中，不小心把硫酸銅溶液滴加到了盛有5%的過氧化氫溶液中，立即產生大量氣泡，于是引起了該小組同學的探究興趣．

【提出問題】是哪種粒子能使過氧化氫分解的速率加快呢？

【查閱資料】硫酸銅溶液中含有三種粒子：H₂O、SO₄^2﹣、Cu²⁺

【猜想與假設】小明猜想：不可能是H₂O，理由是　　；

小亮猜想：可能是SO₄^2﹣；

小芳猜想：可能是Cu²⁺．

【實驗驗證】如圖2所示：在實驗①中加入稀硫酸后，無明顯變化，說明　　的猜想不正確；在實驗②中加入　溶液后，觀察到有大量氣泡產生，進一步證明　的猜想正確．

【實驗結論】實驗證明，硫酸銅在該反應前后的質量和化學性質都沒有發(fā)生變化，硫酸銅是過氧化氫分解的催化劑．

【反思與交流】寫出過氧化氫在硫酸銅催化作用下發(fā)生反應的化學方程式　2　．

Answer 1

【考點】氧氣的制取裝置；氧氣的化學性質；氧氣的收集方法；催化劑的特點與催化作用；書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式．

【專題】常見氣體的實驗室制法、檢驗、干燥與凈化．

【分析】（2）氣體制備：根據A、B裝置的特點進行分析；

（3）性質實驗：鐵絲燃燒的注意事現象：繞城螺旋狀、用火柴引燃等分析．

（4）因為H₂O₂溶液中就有水；加入稀硫酸后，無明顯變化，稀硫酸含有硫酸根離子，說明硫酸根離子不能使過氧化氫的分解速率加快；

在實驗①已證明硫酸根離子不能使過氧化氫的分解速率加快，在實驗②中可以加入硫酸銅證明Cu²⁺能使過氧化氫分解速率加快；

【反思與交流】過氧化氫在硫酸銅催化作用下發(fā)生反應生成水和氧氣．

【解答】解：（2）氣體制備：A裝置的長頸漏斗便于添加液體（或B裝置簡單）；

（3）為防止生成物炸裂集氣瓶，實驗前要在集氣瓶底部鋪一層水或細沙；鐵絲在氧氣中燃燒現象是：劇烈燃燒，火星四射，放出大量熱，生成黑色固體；

（4）【猜想與假設】Ⅰ、不可能是H₂O，理由是H₂O₂溶液中有水；

在實驗①中加入稀硫酸，稀硫酸含有硫酸根離子，無明顯變化，說明硫酸根離子不能使過氧化氫的分解速率加快；

在實驗①已證明硫酸根離子不能使過氧化氫的分解速率加快，在實驗②中可以加入硫酸銅來證明Cu²⁺能使過氧化氫分解速率加快；

【反思與交流】過氧化氫在硫酸銅催化作用下發(fā)生反應生成水和氧氣；

答案：（2）A，便于添加液體藥品制得較多的氣體；

（3）劇烈燃燒，火星四射，放出大量熱，生成黑色固體；

（4）【猜想與假設】Ⅰ、H₂O₂溶液中有水； 

【實驗驗證】SO₄^2﹣；CuCl₂或Cu（NO₃）₂；Cu²⁺；

【反思與交流】2H₂O₂2H₂O+O₂↑．

【點評】本題考查了溶液的配制、氣體的制取、混合物的分離及氧氣性質的探究，綜合性較強，根據氧氣相關的性質逐一分析即可