Question

18．北塘化學(xué)興趣小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的若干問題進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究．
（一）為探究催化劑的種類對(duì)氯酸鉀分解速度的影響，A小組設(shè)計(jì)了以下對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
a．將12.25g KClO₃與5.0g MnO₂均勻混合加熱
b．將12.25g KClO₃與5.0g CuO均勻混合加熱
（1）在相同溫度下，比較兩組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生O₂的快慢．通常采用的方法有：
①測(cè)相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積；   ②測(cè)收集相同體積O₂所需的時(shí)間．
（2）試計(jì)算：12.25g KClO₃中所含氧元素質(zhì)量與多少克過氧化氫中所含氧元素的質(zhì)量相等？（請(qǐng)寫出計(jì)算過程）．
（二）為探究影響雙氧水分解速度的某種因素，B小組記錄了如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

	雙氧水的質(zhì)量	雙氧水的濃度	MnO2的質(zhì)量	相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積
I	50.0g	1%	0.1g	9mL
Ⅱ	50.0g	2%	0.1g	16mL
Ⅲ	50.0g	4%	0.1g	31mL

【數(shù)據(jù)處理及結(jié)論】
（3）本實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量O₂體積的裝置是C （選填如圖1中的裝置編號(hào)）．

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在相同條件下，雙氧水濃度越大，雙氧水分解速率越快．
（5）C小組用如圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過比較相同時(shí)間天平讀數(shù)差值大小也能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（三）D小組在加熱二氧化錳樣品時(shí)，發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生（如圖3），于是他們對(duì)這個(gè)異�，F(xiàn)象進(jìn)行了探究．
（6）對(duì)氣體成分的探究：加熱二氧化錳樣品，用燃著的木條靠近試管口，木條熄滅．將氣體通入澄清的石灰水，發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁，產(chǎn)生的氣體是CO₂．
（7）對(duì)氣體來源的探究：
【假設(shè)1】甲同學(xué)認(rèn)為：該氣體來自于試管中的空氣，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明該假設(shè)是否成立．

實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象	結(jié)論
按圖3裝置，加熱空的試管，另一端的澄清石灰水沒有變渾濁	假設(shè)不成立（填“成立”或“不成立”）．

【假設(shè)2】乙同學(xué)認(rèn)為：二氧化錳樣品中可能混有炭粉，炭粉發(fā)生反應(yīng)生成了該氣體．他通過查閱資料得知：氫氧化鈉溶液會(huì)與該氣體反應(yīng)，從而可吸收該氣體．于是他設(shè)計(jì)了如圖4所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中B裝置的作用是檢驗(yàn)A中的反應(yīng)是否完全，則B中的試劑是澄清石灰水，實(shí)驗(yàn)中觀察到D處澄清石灰水變渾濁．他又用氮?dú)獯�替空氣（氮�(dú)獠粎⑴c該實(shí)驗(yàn)中的任何反應(yīng)），重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)D處澄清的石灰水也變渾濁．
【結(jié)論】通過乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)證明，二氧化錳中混有炭粉，炭粉與二氧化錳反應(yīng)產(chǎn)生了這種氣體．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)在相同溫度下，比較兩組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生O₂的快慢可采用測(cè)相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積或收集相同體積O₂所需的時(shí)間進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)化合物中某元素的質(zhì)量=該化合物的質(zhì)量×該元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)行分析解答．
（3）根據(jù)氣體短管進(jìn)長管出才能排出試劑瓶中的水、表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和生成氧氣所以敞口的容器中剩余物質(zhì)的質(zhì)量減輕分析．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)題干中表格中所給的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并完成解答；
（5）根據(jù)比較相同時(shí)間天平讀數(shù)差值大�。ɑ螂娮臃Q上示數(shù)減小的速度）也能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行解答；
（6）根據(jù)二氧化碳的檢驗(yàn)方法來考慮；
（7）利用空氣來做一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)；根據(jù)圖二的思路可知先排除空氣中二氧化碳的干擾，再驗(yàn)證是否有二氧化碳生成．據(jù)此分析解答即可

解答 解：（1）在相同溫度下，比較兩組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生O₂的快慢可采用測(cè)相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積或收集相同體積O₂所需的時(shí)間；
（2）設(shè)所需過氧化氫的質(zhì)量為x，則x×$\frac{32}{34}$×100%=12.25g×$\frac{48}{122.5}$×100%，x=5.1g．
（3）氣體短管進(jìn)長管出才能排出試劑瓶中的水、表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和生成氧氣所以敞口的容器中剩余物質(zhì)的質(zhì)量減輕，所以本實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量O₂體積的裝置是C．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知雙氧水濃度越大，分解得越快；
（5）根據(jù)比較相同時(shí)間天平讀數(shù)差值大�。ɑ螂娮臃Q上示數(shù)減小的速度）也能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（6）根據(jù)二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁的特性，可知?dú)怏w是二氧化碳；
（7）加熱空的試管，另一端的澄清石灰水沒有變渾濁，說明氣體不是來自于空氣；
圖二中A是除去空氣中的二氧化碳，可以用氫氧化鈉溶液，B是驗(yàn)證二氧化碳是否被除凈；如果D中石灰水變渾濁，說明乙同學(xué)的假設(shè)成立，從而得到碳粉與二氧化錳反應(yīng)生成了二氧化碳；
故答案為：
（1）測(cè)收集相同體積O₂所需的時(shí)間
（2）5.1g    
（3）C
（4）雙氧水濃度越大
（5）相同時(shí)間天平讀數(shù)差值大�。ɑ螂娮犹炱缴鲜緮�(shù)減小的速度或電子天平的讀數(shù)不再發(fā)生變化時(shí)，所需要的時(shí)間）
（6）CO₂
（7）【假設(shè)1】不成立
【假設(shè)2】澄清石灰水
【結(jié)論】二氧化錳

點(diǎn)評(píng) 此題是一道實(shí)驗(yàn)探究題，其實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，解題時(shí)只要通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析結(jié)合對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)論就能對(duì)問題進(jìn)行正確的解答．