5.化學(xué)興趣小組的同學(xué)對“二氧化錳在過氧化氫分解前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒有改變”這一結(jié)論產(chǎn)生了興趣,決定進行親身驗證.
【查閱資料】①過濾是將不溶于水的固體和液體分離開的操作,二氧化錳不溶于水.
②在一定范圍內(nèi),溫度升高,化學(xué)反應(yīng)的速率會加快.
【初步驗證】小華提出先用電子天平稱量1.0g的二氧化錳,然后將其與過氧化氫溶液中,請寫出該反應(yīng)的文字表達式過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣,待反應(yīng)結(jié)束后,過濾,洗滌,再進行二次稱量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得數(shù)據(jù)大于1.0g,原因可能是沒有干燥二氧化錳.
【實驗改進】小強針對上述原因,提出烘干后再稱量的方案,結(jié)果得到了準(zhǔn)確的實驗結(jié)論,與此同時,老師引導(dǎo)同學(xué)們可以嘗試蒸發(fā)的方法,結(jié)果也得到了相同的結(jié)果.由此我們得出的實驗結(jié)論是二氧化錳在反應(yīng)前后質(zhì)量不變.
【深入探究】對于二氧化錳在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)沒有改變的驗證,小兵提出可以直接向剛蒸干的二氧化錳中滴入過氧化氫溶液,若能觀察到仍有產(chǎn)生大量氣泡的現(xiàn)象,就可以得出結(jié)論.但小芳對此產(chǎn)生了異議,她的理由是剛蒸干的二氧化錳溫度較高,能夠加快過氧化氫的分解速率.(已確認(rèn)產(chǎn)生的氣體為氧氣)
【實驗反思】在過氧化氫制取氧氣的過程中,二氧化錳的確起到了加快過氧化氫分解的作用,那么有沒有別的方法也能起到這一效果呢?對此,興趣小組的同學(xué)們展開了激烈的討論,并最終設(shè)計出了如圖甲所示的裝置.
(1)此裝置能較快收集到氧氣的理論依據(jù)是在一定范圍內(nèi),溫度升高,化學(xué)反應(yīng)的速率會加快.
(2)課堂上同學(xué)們利用如圖甲所示裝置做功氧化氫制取氧氣的實驗時,用帶火星的木條檢驗氧氣,卻發(fā)現(xiàn)帶火星的木條很難復(fù)燃,這又是為什么呢?此時氧氣中混有大量水蒸氣,很難使帶火星的木條復(fù)燃.
(3)針對這一異常現(xiàn)象,興趣小組的同學(xué)們?nèi)フ埥塘死蠋,老師在思考以后,決定對甲裝置進行改進,如乙圖所示,發(fā)現(xiàn)帶火星的木條較易復(fù)燃(圖中的加熱裝置已略去).
【交流與討論】
(4)興趣小組的同學(xué)們受到啟發(fā),在查閱了相關(guān)資料后,又共同設(shè)計處了圖丙所示的裝置,發(fā)現(xiàn)帶火星的木條也易復(fù)燃(圖中的加熱裝置已略去),根據(jù)圖乙裝置的啟示,請你分析濃硫酸的作用可能是吸收水蒸氣.
(5)你還能寫出實驗室用二氧化錳作為催化劑來制取氧氣的其他反應(yīng)的文字表達式嗎?氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣.
(6)再加熱過氧化氫溶液制取氧氣的過程中,加熱的溫度與集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)之間存在聯(lián)系(如曲線圖所示),若能使帶火星的木條復(fù)燃所需的氧氣的體積分?jǐn)?shù)最低為49%(只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實驗結(jié)果的影響),現(xiàn)欲使帶火星的木條復(fù)燃,應(yīng)將加熱過氧化氫溶液的最高溫度控制在81℃.