Question

【題目】在化學(xué)實(shí)驗課上,小組同學(xué)利用回收的二氧化錳來催化過氧化型制取氧氣,但發(fā)現(xiàn)利用回收的二氧化錳作為催化劑反應(yīng)速率很慢.查閱資料得知:催化劑在催化過程中催化劑的活性減弱或失去,這種現(xiàn)象叫做催化劑的中毒.為了探究影響二氧化錳催化能力降低的因素,在老師的指導(dǎo)下,小組同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗:

（實(shí)驗準(zhǔn)備）

取三份質(zhì)量均為1克的二氧化錳分別催化50毫升溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、15%、25%的過氧化氫溶液分解,試驗后回收二氧化錳,并分別標(biāo)為②、③、④;另取多次催化分解5%過氧化氫實(shí)驗后回收的二氧化錳,標(biāo)為⑤。

（實(shí)驗步驟）

（1）連接儀器,檢查裝置氣密性，檢查該實(shí)驗氣體發(fā)生裝置氣密性的方法是_______。

（2）取未使用過的二氧化錳0.5克,標(biāo)為①,加入錐形瓶中,再加入10毫升溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的過氧化氫溶液,記錄收集20s時間氣體的體積.

（3）再分別�、凇ⅱ�、④、⑤組二氧化錳各0.5克，重復(fù)上述實(shí)驗。

（4）采取多次實(shí)驗取平均值的方法,實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄如下：

組別	①	②	③	④	⑤
收集氣體體積/ml	118	92	87	77	62

（回答下列問題）

①實(shí)驗過程中量筒的作用是________

②實(shí)驗中,除了通過比較收集相同時間內(nèi)產(chǎn)生的氣體體積，還可以通過比較_________來對比二氧化錳的催化效果。錐形瓶中殘留的空氣對測量結(jié)果_________(填“有”或“沒有”)。

③請寫出該實(shí)驗反應(yīng)的符號表達(dá)式__________

（5）由表中實(shí)驗_______（填實(shí)驗序號）數(shù)據(jù)可知，影響回收的二氧化錳催化效率下降的因素有二氧化錳的使用次數(shù)。由表中實(shí)驗數(shù)據(jù)②、③、④數(shù)據(jù)可知，影響回收的二氧化錳催化效率下降的因素是______

（進(jìn)一步探究）化學(xué)課本告訴我們，硫酸銅溶液也可以催化過氧化氫溶液的分解。小明通過前面的學(xué)習(xí)想知道硫酸銅是離子構(gòu)成的，想知道硫酸銅溶液中的哪種粒子對過氧化氫溶液分解有催化作用產(chǎn)生了好奇。

（查閱資料）硫酸銅溶液中有銅離子、硫酸根離子和水分子；硫酸鈉溶液中有鈉離子，硫酸根離子和水分子。

（實(shí)驗設(shè)計）

①根據(jù)所學(xué)知識判斷水分子對過氧化氫分解_______（填“有”或“沒有”）催化作用。

②提供藥品：5%的過氧化氫溶液、硫酸銅溶液、硫酸鈉溶液，儀器自選。請設(shè)計實(shí)驗欲證明是銅離子對過氧化氫有催化作用____________（包括操作、現(xiàn)象、結(jié)論）。

Answer 1

【答案】用止水夾夾緊膠皮管，向長頸漏斗中加水，如果長頸漏斗內(nèi)能形成一段穩(wěn)定的水柱，證明氣密性良好 測量排出水的體積，從而測出生成氧氣的體積 比較產(chǎn)生相同體積的氣體所需時間 沒有 H2O2H2O+O2 ②和⑤ 過氧化氫溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 沒有 向盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的試管中加入少量硫酸銅溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條復(fù)燃；再向盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的另外一支試管中加入少量硫酸鈉溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條不復(fù)燃，證明起催化作用的是銅離子

【解析】

（1）檢查該實(shí)驗氣體發(fā)生裝置氣密性的方法是：用止水夾夾緊膠皮管，向長頸漏斗中加水，如果長頸漏斗內(nèi)能形成一段穩(wěn)定的水柱，證明氣密性良好。

故填：用止水夾夾緊膠皮管，向長頸漏斗中加水，如果長頸漏斗內(nèi)能形成一段穩(wěn)定的水柱，證明氣密性良好。

（4）①排出水的體積等于生成氧氣的體積，所以實(shí)驗過程中量筒的作用是測量排出水的體積，從而測出生成氧氣的體積；故填：測量排出水的體積，從而測出生成氧氣的體積。

②用控制變量法，題中所給的方法是相同時間內(nèi)產(chǎn)生的氣體體積，還可以比較產(chǎn)生相同體積的氣體所需時間來反映二氧化錳的催化能力；錐形瓶中殘留的空氣對測量結(jié)果沒有影響，原因是每次實(shí)驗錐形瓶內(nèi)殘留的空氣體積相同即可；故填：比較產(chǎn)生相同體積的氣體所需時間；沒有。

③過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成氧氣和水，反應(yīng)的符號表達(dá)式為：H2O2H2O+O2；故填：H2O2H2O+O2。

（5）由表中實(shí)驗②和⑤數(shù)據(jù)可知，過氧化氫溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時，二氧化錳使用的次數(shù)越少，生成相同氧氣的時間越少；由表中實(shí)驗數(shù)據(jù)②、③、④數(shù)據(jù)可知，影響回收的二氧化錳催化效率下降的因素是：過氧化氫溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)；故填：②和⑤；過氧化氫溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

[進(jìn)一步探究]①過氧化氫溶液中含有水分子，所以水不可能是催化劑；故填：沒有；

②硫酸銅溶液中含有銅離子，所以實(shí)驗方案是：向盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的試管中加入少量硫酸銅溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條復(fù)燃；再向另外盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的另外一支試管中加入少量硫酸鈉溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條不復(fù)燃，證明起催化作用的是銅離子；

故填：向盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的試管中加入少量硫酸銅溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條復(fù)燃；再向盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的另外一支試管中加入少量硫酸鈉溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條不復(fù)燃，證明起催化作用的是銅離子。