Question

【題目】探究一： 某同學(xué)發(fā)現(xiàn)將帶火星的木條伸入氧氣含量約占40％的空氣樣品中就能復(fù)燃，那么能使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣含量的最低值是多少呢?小亮同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究：

第一組實(shí)驗(yàn)：取5只集氣瓶，編號為①、②、③、④、⑤，分別裝入其總?cè)莘e10％、20％、30%、40％、50％的水。用排水法收集氧氣，恰好把5只集氣瓶中的水排去。將帶火星的木條依次插入①～⑤號瓶中，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

小亮在前一組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上又做了第二組和第三組實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了記錄。

	第一組					第二組					第三組
集氣瓶編號	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的氧氣占集氣瓶的體積分?jǐn)?shù)	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
帶火星木條的狀況	微亮	亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮

請回答下列問題：

（1）用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣的方法是否說明氧氣肯定收集滿？________(填“是”或“否”)。

（2）寫出鐵在氧氣中燃燒的文字或符號表達(dá)式：____________________。

（3）采取“半值法”探究能減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)。例如：第一組實(shí)驗(yàn)若按③、④的編號順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在30%～40%之間，從而省去編號①、②、⑤的實(shí)驗(yàn)。同理，第二組實(shí)驗(yàn)可以省去的實(shí)驗(yàn)編號為______________。

（4）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集的氧氣占集氣瓶容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時(shí)，可使帶火星的木條復(fù)燃，這時(shí)集氣瓶中氧氣體積分?jǐn)?shù)約為___________%(計(jì)算結(jié)果保留整數(shù))。

（5）用帶火星的木條直接檢驗(yàn)雙氧水受熱分解產(chǎn)生的氧氣時(shí)，往往難以復(fù)燃，這是因?yàn)樵诩訜嵘�成氧氣的同時(shí)產(chǎn)生大量水蒸汽所致，此時(shí)混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖所示．若只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱雙氧水的最高溫度控制在大約_________℃。

某同學(xué)改用如圖裝置后能使帶火星的木條復(fù)燃其原因是_________________。

探究二

（提出問題）過氧化氫溶液分解速率與哪些因素有關(guān)？

在常溫下，在相同質(zhì)量、相同濃度的過氧化氫溶液中，分別加入1.5g二氧化錳和x g氧化銅，測量各生成一瓶（相同體積）氧氣所需的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)編號	Ⅰ	Ⅱ
反應(yīng)物	5%過氧化氫溶液20mL	5%過氧化氫溶液20mL
催化劑	1.5 g 二氧化錳	x g 氧化銅
時(shí) 間	46 s	84 s

實(shí)驗(yàn)Ⅱ中x的值應(yīng)為___________。小張同學(xué)在上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)用二氧化錳作催化劑制氧氣時(shí)（如圖1），發(fā)現(xiàn)反應(yīng)放熱且過于劇烈，不易控制。后在老師的指導(dǎo)下，把發(fā)生裝置（如圖2）放在冷水中能獲得平穩(wěn)的氣流。通過上述實(shí)驗(yàn)，小張發(fā)現(xiàn)影響過氧化氫分解速率的因素有____________、 ___________。

Answer 1

【答案】否 鐵+氧氣四氧化三鐵或Fe+O2Fe3O4 ①④⑤ 49 87 冰水混合物使水蒸氣冷凝，提高了氧氣的體積分?jǐn)?shù) 1.5 溫度 催化劑顆粒的大小

【解析】

探究一：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，帶火星的木條在不是純凈的氧氣中也能夠復(fù)燃，因此用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣的方法不可靠；

（2）鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的文字表達(dá)式和符號表達(dá)式為：鐵+氧氣四氧化三鐵，Fe+O2Fe3O4；

（3）第一組實(shí)驗(yàn)若按③、④的編號順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在30%～40%之間，從而省去編號①、②、⑤的實(shí)驗(yàn)。同理，第二組實(shí)驗(yàn)若按②、③的編號順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在33%～35%之間，從而省去編號①、④、⑤的實(shí)驗(yàn)，因此第二組實(shí)驗(yàn)可以省去的實(shí)驗(yàn)編號為①④⑤；

（4）由第三組實(shí)驗(yàn)可知，收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)為34%時(shí)，帶火星的木條不能復(fù)燃，因此收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時(shí)，可使帶火星的木條復(fù)燃；這時(shí)集氣瓶中氧氣分?jǐn)?shù)約為：（1-35%）×21%+35%≈49%；

（5）若只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱雙氧水的最高溫度控制在大約87℃，這是因?yàn)?/span>87℃時(shí)，氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為49%，如果溫度高于87℃時(shí)，氧氣的體積分?jǐn)?shù)會小于49%，不能使帶火星的木條復(fù)燃；
改用如圖丙裝置后能使帶火星的木條復(fù)燃其原因是冰水混合物使水蒸氣冷凝，提高了氧氣的體積分?jǐn)?shù)；

探究二：由于實(shí)驗(yàn)探究：“過氧化氫溶液分解速率與催化劑種類有關(guān)嗎？”所以實(shí)驗(yàn)的變量只有催化劑種類，其它應(yīng)相同，所以x為1.5；由圖1、圖2對比可知，溫度以及催化劑顆粒的大小也會影響到過氧化氫溶液的分解速率。