Question

6．科學(xué)興趣小組學(xué)習(xí)了二氧化錳（MnO₂）催化分解過(guò)氧化氫的實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．
（一）選擇裝置并檢查氣密性．
（二）稱取0.1克的二氧化錳粉末加入容器中．
（三）量取50毫升溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1%的過(guò)氧化氫溶液加入容器中，記錄一定時(shí)間內(nèi)收集到的氣體體積．
（四）改變二氧化錳的質(zhì)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)如表．

時(shí)間/秒	生成氧氣的體積/毫升
	0.1克MnO2	0.2克MnO2	0.3克MnO2	0.4克MnO2
40	49	61	75	86
80	77	87	90	92
120	89	92	92	92
160	92	92	92	92

（1）本實(shí)驗(yàn)探究的問(wèn)題是二氧化錳的質(zhì)量對(duì)過(guò)氧化氫分解快慢的影響．
（2）實(shí)驗(yàn)中除了量筒外，還需要用到的測(cè)量?jī)x器有天平、或秒表．
（3）為完成本實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選擇如圖氣體發(fā)生和收集裝置中的組合是BC．做完“鐵在氧氣里燃燒”實(shí)驗(yàn)后，小冬同學(xué)有兩個(gè)疑惑不解的問(wèn)題，于是她進(jìn)行了以下探究活動(dòng)，請(qǐng)你一同參與．
[問(wèn)題1]鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中還有沒(méi)有鐵呢？
[查閱資料1]自然界中鐵的氧化物主要是Fe₃O₄（黑色）和Fe₂O₃（紅棕色）兩種（FeO極易被氧化為Fe₂O₃）；鐵的氧化物均能溶于酸的溶液不產(chǎn)生氣體，而鐵能溶于酸的溶液但會(huì)放出氣體．
[實(shí)驗(yàn)探究]：將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，裝入試管，加入鹽酸中，觀察到的現(xiàn)象是冒氣泡（或生成紅色固體），說(shuō)明鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中還含有鐵．
[問(wèn)題2]鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是Fe₂O₃呢？
[查閱資料2]：（1）Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、鐵的熔點(diǎn)見(jiàn)表：

	Fe3O4	Fe2O3	鐵
分解溫度/℃	1538	1400	-
熔點(diǎn)/℃	-	-	1535

（1）Fe₂O₃高溫時(shí)分解成Fe₃O₄．
[理論探討]：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可推知鐵在氧氣里燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫應(yīng)在l535℃～l538℃之間，在此溫度范圍內(nèi)Fe₂O₃已分解，所以鐵在氧氣里燃燒的產(chǎn)生是Fe₃O₄．
[拓展延伸]：有些超市的食品密封包裝盒的透明蓋內(nèi)放有黑色的FeO粉末，若粉末的顏色由黑色變成紅棕色，就說(shuō)明包裝盒破損進(jìn)氣，這樣售貨員就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式FeO+O₂=Fe₂O₃．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)（二）、（三）所用物質(zhì)和（四）中提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行推測(cè)；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中要稱取二氧化錳，并要計(jì)時(shí)分析所需測(cè)量?jī)x器；
（3）根據(jù)過(guò)氧化氫溶液和二氧化錳反應(yīng)是固體和液體的不加熱反應(yīng)選擇發(fā)生裝置；根據(jù)氧氣的密度和溶水性選擇收集裝置．
首先根據(jù)鐵能與稀鹽酸反應(yīng)生成氣體，也能與硫酸銅反應(yīng)，置換出紅色的銅，來(lái)鑒別黑色物質(zhì)中是否含有鐵；再根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，控制溫度，以制取Fe₃O₄；最后，在集氣瓶底部放少量的水或沙子，就能防止熱的固體濺落炸裂集氣瓶；已知反應(yīng)物和生成物，寫出反應(yīng)方程式即可；如果包裝盒破損進(jìn)氣，空氣中的氧氣就把氧化亞鐵氧化，黑色就變成紅棕色氧化鐵，過(guò)氧化氫溶液和二氧化錳混合生成水和氧氣進(jìn)行解答．

解答 解：（1）從題干中提供的信息可知，所用過(guò)氧化氫溶液的量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)都是相同的，只是三次加入的二氧化錳的量不同，并且記錄了在不同量二氧化錳的條件下，不同時(shí)間生成的氧氣的量．可見(jiàn)此實(shí)驗(yàn)探究達(dá)到問(wèn)題是：二氧化錳的質(zhì)量對(duì)過(guò)氧化氫分解快慢的影響．
（2）實(shí)驗(yàn)中要稱取二氧化錳，所以要用到天平；并要計(jì)時(shí)，所以用秒表．
（3）過(guò)氧化氫溶液和二氧化錳反應(yīng)是固體和液體的不加熱反應(yīng)，可用裝置B完成；氧氣密度大于空氣密度，并且不易溶于水，所以可用向上排空氣法和排水法收集，要記錄一定時(shí)間內(nèi)收集到的氣體體積，所以用C合適．
【實(shí)驗(yàn)探究】：要想證明，鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中還含有鐵，可以將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，裝入試管，加入稀鹽酸或硫酸銅等溶液，如果出現(xiàn)冒氣泡、生成紅色固體等現(xiàn)象，就證明黑色物質(zhì)中還含有鐵．
【理論探討】：根據(jù)Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、鐵的熔點(diǎn)，首先鐵需要在融化狀態(tài)下反應(yīng)，所以應(yīng)該是高于1535℃，其次是要防止四氧化三鐵分解，所以溫度應(yīng)該是低于1538℃，所以應(yīng)該控制溫度在l535℃～l538℃，這時(shí)Fe₂O₃的分解溫度低，已經(jīng)分解了，鐵在氧氣里燃燒的產(chǎn)生是只有Fe₃O₄．
【拓展延伸】：（1）在集氣瓶底部放少量的水或沙子，就能防止熱的固體濺落炸裂集氣瓶；
（2）已知反應(yīng)物和生成物，寫出反應(yīng)方程式即可：氧化鐵四氧化三鐵+氧氣；
（3）如果包裝盒破損進(jìn)氣，空氣中的氧氣就把氧化亞鐵氧化，黑色就變成紅棕色氧化鐵；該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeO+O₂=Fe₂O₃
故答案為：（1）二氧化錳的質(zhì)量對(duì)過(guò)氧化氫分解快慢的影響．
（2）天平、或秒表．
（3）BC．
[實(shí)驗(yàn)探究]：冒氣泡（或生成紅色固體）；
【理論探討】l535℃～l538℃；FeO+O₂=Fe₂O₃．

點(diǎn)評(píng) 催化劑是一種物質(zhì)，在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒(méi)有發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑，又叫觸媒．