Question

桐梓縣某中學(xué)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室用5%的過氧化氫溶液制取氧氣并進(jìn)行氧氣部分性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，具體操作如下：

（1）溶液配制：在老師的指導(dǎo)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(zhì)實(shí)驗(yàn)：小明用收集好的氧氣，進(jìn)行了鐵絲燃燒的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)前，它在集氣瓶底部鋪一層細(xì)沙，然后把光亮的細(xì)鐵絲盤成螺旋狀，在鐵絲下端系一根火柴，將火柴點(diǎn)燃，待火柴快燃盡時，緩慢插入集氣瓶中，觀察到的現(xiàn)象是　　．

（4）拓展延伸：第一小組的小亮同學(xué)在上述制取氧氣實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生大量氣泡，于是引起了該小組同學(xué)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(shè)】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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】如圖2所示：在實(shí)驗(yàn)①中加入稀硫酸后，無明顯變化，說明　　的猜想不正確；在實(shí)驗(yàn)②中加入　溶液后，觀察到有大量氣泡產(chǎn)生，進(jìn)一步證明　的猜想正確．

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】實(shí)驗(yàn)證明，硫酸銅在該反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)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(yīng)的化學(xué)方程式　2　．

Answer 1

【考點(diǎn)】氧氣的制取裝置；氧氣的化學(xué)性質(zhì)；氧氣的收集方法；催化劑的特點(diǎn)與催化作用；書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式．

【專題】常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法、檢驗(yàn)、干燥與凈化．

【分析】（2）氣體制備：根據(jù)A、B裝置的特點(diǎn)進(jìn)行分析；

（3）性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：鐵絲燃燒的注意事現(xiàn)象：繞城螺旋狀、用火柴引燃等分析．

（4）因?yàn)镠₂O₂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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yīng)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(shí)驗(yàn)前要在集氣瓶底部鋪一層水或細(xì)沙；鐵絲在氧氣中燃燒現(xiàn)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(shè)】Ⅰ、不可能是H₂O，理由是H₂O₂溶液中有水；

在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yīng)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(shè)】Ⅰ、H₂O₂溶液中有水； 

【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】SO₄^2﹣；CuCl₂或Cu（NO₃）₂；Cu²⁺；

【反思與交流】2H₂O₂2H₂O+O₂↑．

【點(diǎn)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(zhì)的探究，綜合性較強(qiáng)，根據(jù)氧氣相關(guān)的性質(zhì)逐一分析即可