Question

19．研究性學(xué)習(xí)小組選擇“過氧化氫生成氧氣的快慢與什么因素有關(guān)”的課題進行探究，以下是他們探究的主要過程：
【假設(shè)】過氧化氫生成氧氣的快慢與催化劑的種類有關(guān)．
【實驗方案】常溫下，在兩瓶同質(zhì)量、同濃度的過氧化氫溶液中，分別加入相同質(zhì)量的二氧化錳和水泥塊，測量各生成一瓶（相同體積）氧氣所需的時間．
【進行實驗】
如圖是他們進行實驗的裝置圖，氣體發(fā)生裝置中A儀器的名稱是錐形瓶，此實驗中B處宜采用的氣體收集方法是排水法．
【實驗記錄】

實驗編號	1	2
反應(yīng)物	5%過氧化氫溶液	5%過氧化氫溶液
催化劑	1g水泥塊	1g二氧化錳
時間	165s	46s

【結(jié)論】該探究過程得出的結(jié)論是相同條件下，H₂O₂生成O₂的快慢與催化劑的種類有關(guān)．
【反思】過氧化氫在常溫下分解緩慢，若要證明二氧化錳和水泥塊是該反應(yīng)的催化劑，還需增加實驗來驗證它們在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變．
小邵同學(xué)打算自己探究一下二氧化錳在分解過氧化氫時所起的作用，但手邊沒有現(xiàn)成的二氧化錳藥品，只有高錳酸鉀、30%的過氧化氫溶液、木條、水、火柴，其他儀器可任選．
（1）若要得到二氧化錳粉末，反應(yīng)原理是2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（用化學(xué)方程式表示）．
（2）他設(shè)計了以下三組實驗探究二氧化錳在較低的溫度下對分解過氧化氫的反應(yīng)是否有催化作用：①在第1支試管中加入5mL30%的過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管，看木條是否復(fù)燃；②…；③在第3支試管中加入5mL30%的過氧化氫溶液，并加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復(fù)燃．你認(rèn)為小明設(shè)計的第2組實驗過程是在第二支試管加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復(fù)燃．
（3）③中有氧氣放出，小明認(rèn)為③中有氧氣放出是因為二氧化錳與過氧化氫發(fā)生了反應(yīng)，請你幫他設(shè)計一個實驗來說明二氧化錳沒有和過氧化氫發(fā)生反應(yīng)，只是反應(yīng)的催化劑．將反應(yīng)后所得固體過濾，洗滌，然后再將所得的固體加入盛雙氧水的試管中，然后在試管口處，放一帶火星的木條，觀察木條復(fù)燃，說明二氧化錳沒有跟雙氧水發(fā)生反應(yīng)，只是改變反應(yīng)速率．

Answer 1

分析 [進行實驗]根據(jù)圖形填寫儀器名稱；根據(jù)氧氣的溶解性選擇收集方法；
[結(jié)論]從探究過程中收集相同體積氧氣的時間測定，反映了不同物質(zhì)作催化劑時的情況，表明影響化學(xué)反應(yīng)速率的催化劑因素；
[反思]要證明是催化劑還應(yīng)證明反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；
（1）根據(jù)高錳酸鉀受熱分解生成二氧化錳進行解答；
（2）通過對比試驗可以得出結(jié)論，也易于得出結(jié)論，可以比較實驗①③得出實驗②的操作；
（3）可以設(shè)計實驗來檢驗二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量都沒有改變．

解答 解：[進行實驗]儀器的名稱為錐形瓶，因為需要觀察收集一瓶氣體所用的時間，用排水法更好一些，故答案為：錐形瓶；排水法；
[結(jié)論]由表中數(shù)據(jù)可知，相同條件下H₂O₂生成O₂的快慢與催化劑的種類有關(guān)，故答案為：相同條件下，H₂O₂生成O₂的快慢與催化劑的種類有關(guān)；
[反思]催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，故答案為：質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
（1）高錳酸鉀在加熱條件下反應(yīng)生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；故填：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）通過對比試驗可以得出結(jié)論，也易于得出結(jié)論，可以比較實驗①③得出實驗②的操作：在第二支試管加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復(fù)燃；故填：在第二支試管加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復(fù)燃；
（3）可以設(shè)計實驗來檢驗二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量都沒有改變，所以實驗來說明二氧化錳沒有和過氧化氫發(fā)生反應(yīng)，只是反應(yīng)的催化劑的方法：將反應(yīng)后所得固體過濾，洗滌，然后再將所得的固體加入盛雙氧水的試管中，然后在試管口處，放一帶火星的木條，觀察木條復(fù)燃，說明二氧化錳沒有跟雙氧水發(fā)生反應(yīng)，只是改變反應(yīng)速率．故填：將反應(yīng)后所得固體過濾，洗滌，然后再將所得的固體加入盛雙氧水的試管中，然后在試管口處，放一帶火星的木條，觀察木條復(fù)燃，說明二氧化錳沒有跟雙氧水發(fā)生反應(yīng)，只是改變反應(yīng)速率．

點評 本題考查知識點比較多：包括過氧化氫制取氧氣裝置的使用，氧氣的收集，以及探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素等內(nèi)容，并且考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力．