Question

某校研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)采用分解過(guò)氧化氫溶液制取氧氣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究．
Ⅰ、探究分解過(guò)氧化氫溶液的快慢和方法

實(shí)驗(yàn)①	在試管中加入5mL 5%的過(guò)氧化氫溶液
實(shí)驗(yàn)②	在試管中加入5mL 5%的過(guò)氧化氫溶液，并微微加熱
實(shí)驗(yàn)③	在試管中加入5mL 5%的過(guò)氧化氫溶液，并加入少量MnO2

你通過(guò)平時(shí)實(shí)驗(yàn)和分析，請(qǐng)回答：
（1）上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)中過(guò)氧化氫溶液分解速度最快的是______（填實(shí)驗(yàn)編號(hào)）．
（2）在實(shí)驗(yàn)①中，如果加入少量FeCl₃溶液，觀察到試管中溶液立即產(chǎn)生氣泡，這表明FeCl₃在這一反應(yīng)中起到______作用．
（3）在實(shí)驗(yàn)②中，檢驗(yàn)過(guò)氧化氫分解得到氧氣的方法是______．
Ⅱ．探究實(shí)驗(yàn)室分解過(guò)氧化氫溶液制取氧氣
請(qǐng)你對(duì)下面實(shí)驗(yàn)室用分解過(guò)氧化氫溶液制取氧氣的三個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行分析，并回答：
（1）上述甲、乙和丙三種裝置，從實(shí)驗(yàn)藥品的利用率和對(duì)氣體的控制等角度來(lái)考慮，你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)裝置______相對(duì)較好．
（2）收集一瓶氧氣可采取的方法有______（填序號(hào)）．
A排水集氣法　　B．向上排空氣法 C．向下排空氣法
（3）在實(shí)驗(yàn)丙中，用注射器取過(guò)氧化氫溶液30mL（密度約為l g/mL），向錐形瓶中加入少量MnO₂，按圖裝配好儀器并稱量，總質(zhì)量為l47.6g，當(dāng)將30mL過(guò)氧化氫溶液緩慢注入錐形瓶中直到無(wú)氣體放出為止（假定過(guò)氧化氫已完全分解，水蒸氣逸出忽略不計(jì)），稱得該裝置的總質(zhì)量為146.0g．對(duì)上述數(shù)據(jù)處理并計(jì)算，該過(guò)氧化氫溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為_(kāi)_____（結(jié)果精確到0.1%）．

Answer 1

解：Ⅰ、（1）實(shí)驗(yàn)①中，常溫分解生成氧氣的量很少；實(shí)驗(yàn)②，對(duì)試管稍微加熱，溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，過(guò)氧化氫分解速率稍微加快；實(shí)驗(yàn)③中加入少量MnO₂，二氧化錳是過(guò)氧化氫分解的催化劑，可加快分解速率，加入后過(guò)氧化氫會(huì)迅速分解，所以反應(yīng)速度最快的是③；
（2）實(shí)驗(yàn)①中，常溫分解生成氧氣的量很少，如果加入少量FeCl₃溶液，觀察到試管中溶液立即產(chǎn)生氣泡，這表明FeCl₃能加快過(guò)氧化氫的反應(yīng)速率，在反應(yīng)中起到催化劑的作用；
（3）檢驗(yàn)過(guò)氧化氫分解是否氧氣，可用帶火星的木條伸入試管內(nèi)觀察是否復(fù)燃進(jìn)行判斷；
Ⅱ、（1）甲裝置中雙氧水與二氧化錳一旦接觸則須反應(yīng)完，無(wú)法讓反應(yīng)終止，浪費(fèi)藥品；乙裝置通過(guò)分液漏斗可控制液體的滴加速度，節(jié)約藥品；丙裝置通過(guò)注射器添加雙氧水來(lái)控制反應(yīng)速率，剩余雙氧水易于處理，節(jié)省了藥品，提高了藥品的利用率，同時(shí)將注射器廢物利用；
（2）氧氣的密度比空氣大且不易溶于水，故可用向上排空氣法或排水法收集；
（3）據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)生成氧氣的質(zhì)量是：l47.6g-146.0g=1.6g
設(shè)過(guò)氧化氫溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量為x
2H₂O₂2H₂O+O₂↑
68 32
x 1.6g
=
x=3.4g
則過(guò)氧化氫溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：×100%≈11.3%；
故答案為：
I．（1）③； （2）催化；（3）用帶火星的木條伸人試管內(nèi)，若木條復(fù)燃，表明有氧氣放出；
Ⅱ．（1）丙； （2）AB；（3）11.3%．
分析：Ⅰ、（1）根據(jù)反應(yīng)條件和二氧化錳在過(guò)氧化氫分解中的作用分析解答；
（2）實(shí)驗(yàn)①中，常溫分解生成氧氣的量很少，如果加入少量FeCl₃溶液，觀察到試管中溶液立即產(chǎn)生氣泡，這表明FeCl₃能加快過(guò)氧化氫的反應(yīng)速率，在反應(yīng)中起到催化作用；
（3）檢驗(yàn)過(guò)氧化氫分解是否得到氧氣，可用帶火星的木條伸入試管內(nèi)觀察是否復(fù)燃進(jìn)行判斷；
Ⅱ、（1）甲裝置中雙氧水與二氧化錳一旦接觸則須反應(yīng)完，無(wú)法讓反應(yīng)終止，浪費(fèi)藥品；乙裝置通過(guò)分液漏斗可控制液體的滴加速度，節(jié)約藥品；丙裝置通過(guò)注射器添加雙氧水來(lái)控制反應(yīng)速率，并節(jié)省藥品，提高了藥品的利用率，同時(shí) 將注射器廢物利用，剩余的雙氧水易于處理；
（2）據(jù)氧氣的密度和溶解性選擇收集方法；
（3）據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，裝置減少的質(zhì)量即是反應(yīng)生成氧氣的質(zhì)量，據(jù)氧氣的質(zhì)量結(jié)合方程式可計(jì)算出過(guò)氧化氫溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量，并進(jìn)而計(jì)算出溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
點(diǎn)評(píng)：了解過(guò)氧化氫制取氧氣的反應(yīng)原理，氧氣的性質(zhì)等知識(shí)，并能結(jié)合題意靈活分析解答問(wèn)題，本題重在考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力．