Question

10．化學(xué)興趣小組同學(xué)對實(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氯酸鉀分解速度的影響，A小組設(shè)計(jì)了以下對比實(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測相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積；   ②測收集相同體積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，測量O₂體積的裝置是C C（選填圖1中的裝置編號）．

（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�。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）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），于是他們對這個(gè)異�，F(xiàn)象進(jìn)行了探究．
（6）對氣體成分的探究：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，炭粉與二氧化錳或氧氣和二氧化錳反應(yīng)產(chǎn)生了這種氣體．

Answer 1

分析 （一）（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)元素質(zhì)量的計(jì)算方法分析即可；
（二）不同的實(shí)驗(yàn)裝置，功能不同；
根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)可以判斷影響雙氧水分解速率的因素；
單位時(shí)間內(nèi)，電子天平的質(zhì)量示數(shù)減少的越快，說明反應(yīng)速率越快；
（三）根據(jù)二氧化碳的檢驗(yàn)方法來考慮；利用空氣來做一個(gè)對比實(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 （一）（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，故填：收集相同體積O₂所需的時(shí)間；
（2）設(shè)過氧化氫的質(zhì)量為x，
12.25g×$\frac{16×3}{39+35.5+16×3}×100%$=x×$\frac{16×2}{1×2+16×2}×100%$
x=5.1g
答：12.25g KClO₃中所含氧元素質(zhì)量與5.1克過氧化氫中所含氧元素的質(zhì)量相等．
（二）（3）圖1裝置中的C裝置中，氧氣通過左邊導(dǎo)管進(jìn)入瓶中，由于氧氣不易溶于水，把水壓入量筒中，量筒中收集的水的體積即為反應(yīng)生成氧氣的體積，因此本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選用圖1裝置中的C來測量氧氣的體積．
故填：C；
（4）分析該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：在雙氧水和二氧化錳的質(zhì)量相同的情況下，雙氧水濃度越高，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積越多，即在相同條件下，雙氧水濃度越高，分解得越快．
故填：雙氧水濃度越大；
（5）乙同學(xué)用圖2裝置也可進(jìn)行甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，他通過比較單位時(shí)間內(nèi)電子天平的質(zhì)量示數(shù)減少的多少來確定雙氧水分解的快慢，即單位時(shí)間內(nèi)電子天平的質(zhì)量示數(shù)減少的越快，氧氣產(chǎn)生的越多，雙氧水分解的越快．
故填：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）；
（三）（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；故填：CO₂；
（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4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；
故填：【假設(shè)1】不成立；
【假設(shè)2】澄清石灰水；
【結(jié)論】二氧化錳或氧氣和二氧化錳．

點(diǎn)評 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)合對比實(shí)驗(yàn)的結(jié)論就能對問題進(jìn)行正確的解答．