Question

小明將家中清洗傷口用的消毒液--“雙氧水”拿到學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室，在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)們一起做了如下實(shí)驗(yàn)．
【第一組實(shí)驗(yàn)】檢驗(yàn)該雙氧水是否失效．
（1）實(shí)驗(yàn)過程
①在試管中加入5mL 的“雙氧水”，把帶火星的木條伸入試管中，發(fā)現(xiàn)木條未復(fù)燃；
②用酒精燈給上述試管加熱，液體中有氣泡產(chǎn)生，把帶火星的木條伸入試管中，發(fā)現(xiàn)木條仍未復(fù)燃；
③如圖裝置進(jìn)行操作，帶火星的木條復(fù)燃，水槽中冰水所起的作用是

使氧氣中的水蒸氣冷凝（或除去氧氣中的水蒸氣）

．
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

雙氧水沒有失效

．
【第二組實(shí)驗(yàn)探究】：氧化銅（CuO）能否催化“雙氧水”分解
[猜想]Ⅰ．CuO不是催化劑、也不參與反應(yīng)，反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；
Ⅱ．CuO參與反應(yīng)產(chǎn)生O₂，反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變；
Ⅲ．CuO是反應(yīng)的催化劑，反應(yīng)前后

質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變

．
[實(shí)驗(yàn)]用天平稱量0.2gCuO，取5mL的過氧化氫溶液于試管中，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

（3）完成下表：

步驟③現(xiàn)象	步驟⑥結(jié)果	步驟⑦現(xiàn)象	結(jié)論
溶液中 有氣泡冒出 ， 帶火星的木條復(fù)燃．	仍為0.2g （或氧化銅質(zhì)量不變）	溶液中有氣泡放出， 使帶火星的木條復(fù)燃 ．	猜想Ⅰ、Ⅱ不成立，猜想Ⅲ成立．

（4）步驟③結(jié)束后，用手接觸試管底部，感覺燙手．說明“雙氧水”分解的化學(xué)反應(yīng)

放熱

（選填“放熱”或“吸熱”）．
（5）步驟④需用到的實(shí)驗(yàn)儀器有：鐵架臺（帶鐵圈）、漏斗（帶濾紙）、燒杯、

玻璃棒

．
（6）操作④中需要將圓形濾紙折疊處理，下列圖示中不該出現(xiàn)的情形是

D

（填序號）．

（7）步驟⑦的目的

檢驗(yàn)氧化銅化學(xué)性質(zhì)是否改變（或能否再催化過氧化氫分解）

（8）過氧化氫能被CuO催化分解放出O₂的反應(yīng)表達(dá)式為

H₂O₂

CuO

H₂O+O₂

．
【第三組實(shí)驗(yàn)探究】：不同種類催化劑能否改變“雙氧水”分解出氧氣的量
[實(shí)驗(yàn)]分別選用二氧化錳與氧化銅，采用如圖試劑與裝置實(shí)驗(yàn)，測量所得氧氣的體積．
（9）檢查該裝置氣密性的方法是連接好裝置，從水準(zhǔn)瓶注水，量氣管中液面與右邊液面形成高度差，做好標(biāo)記，一段時間后，兩邊高度差

不變

（填“變大”、“變小”或“不變”），說明氣密性良好．
（10）使用冷水冷凝的目的是

使產(chǎn)生的氧氣冷卻到室溫（或除去氧氣中的水蒸氣）

．反應(yīng)前應(yīng)將液面調(diào)節(jié)到量氣管的“0”刻度，并使兩邊液面相平，反應(yīng)后讀數(shù)前，還需要進(jìn)行的操作是

移動水準(zhǔn)瓶，使兩邊水面相平

．
（11）兩次實(shí)驗(yàn)表明，使用不同催化劑在常溫下測得量氣管讀數(shù)均為112.0mL（O₂的密度為1.43g/L），則實(shí)驗(yàn)中選用的量氣管規(guī)格合適的是

B

（填字母序號）．
A.100mL    B.200mL    C.500mL
（12）[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]：不同種類的催化劑

不能

改變雙氧水分解出氧氣的量．
【拓展研究】查閱資料得知實(shí)驗(yàn)所取5mL 6%雙氧水中含過氧化氫（H₂O₂）0.34g．請計(jì)算說明過氧化氫中的氧元素是否全部轉(zhuǎn)化為氧氣．（請寫出計(jì)算過程，4分）

Answer 1

分析：【第一組實(shí)驗(yàn)】（1）③在加熱時水會汽化，可能干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所以冰水的作用是讓水蒸氣冷凝；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
【第二組實(shí)驗(yàn)】（1）根據(jù)催化劑的性質(zhì)分析；
（3）①根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析，并結(jié)合過氧化氫分解的反應(yīng)原理和氧氣的性質(zhì)及催化劑的性質(zhì)來解答；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)過濾使用儀器來解答；
（6）根據(jù)濾紙的折疊方法進(jìn)行選擇；
（7）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行分析；
（8）根據(jù)過氧化氫分解的反應(yīng)原理解答；
【第三組實(shí)驗(yàn)】（9）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行分析；
（10）雙氧水分解放熱，生成的水會汽化，影響測量值，所以冰水的作用是除去氧氣中的水蒸氣；實(shí)驗(yàn)時氣體收集在量氣管中．若要保證讀取的氣體體積沒有誤差，在反應(yīng)后讀數(shù)前應(yīng)進(jìn)行的操作是：上下移動水準(zhǔn)瓶使兩邊液面相平；
（11）為減小誤差，所選擇的量氣管應(yīng)與生成氣體的體積相近；
（12）由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推導(dǎo)結(jié)論；
【拓展研究】根據(jù)化合物中某元素的質(zhì)量和方程式進(jìn)行計(jì)算．

解答：解：【第一組實(shí)驗(yàn)】
（1）③在加熱時水會氣化，可能干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所以冰水的作用是讓水蒸氣冷凝；
（2）根據(jù)第③步中帶火星的木條復(fù)燃，可以得出該過氧化氫沒有失效；
【第二組實(shí)驗(yàn)】（1）催化劑的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后不變；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論猜想Ⅲ成立，說明氧化銅是過氧化氫分解的催化劑，所以③中加入氧化銅后會迅速生成大量氧氣，有氣泡產(chǎn)生，催化劑能改變物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，所以過濾后稱量質(zhì)量不變，且化學(xué)性質(zhì)不變，仍能對過氧化氫溶液起到催化作用；
（4）用手接觸試管底部，感覺燙手．說明“雙氧水”分解放熱；
（5）過濾用到的儀器有燒杯、鐵架臺、漏斗、玻璃棒；
（6）過濾時將圓形濾紙對折兩次，所以D錯誤；
（7）已經(jīng)驗(yàn)證了二氧化錳能加快改反應(yīng)速率和質(zhì)量不變，但還沒有驗(yàn)證二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后是否改變，所以步驟⑦的目的是檢驗(yàn)氧化銅化學(xué)性質(zhì)是否改變（或能否再催化過氧化氫分解）；
（8）過氧化氫在氧化銅的催化作用下生成氧氣和水；
【第三組實(shí)驗(yàn)】
（9）從水準(zhǔn)瓶注水，量氣管中液面與右邊液面形成高度差，做好標(biāo)記，一段時間后，兩邊高度差不變，說明裝置不漏氣；
（10）雙氧水分解放熱，生成的水會汽化，若不除去，會使測量值偏大，所以冰水的作用是除去氧氣中的水蒸氣；實(shí)驗(yàn)時氣體收集在量氣管中．若要保證讀取的氣體體積沒有誤差，在反應(yīng)后讀數(shù)前要上下移動水準(zhǔn)瓶使兩邊液面相平；
（11）為減小誤差，所選擇的量氣管應(yīng)與生成氣體的體積相近；
【拓展研究】（12）根據(jù)（11）中所測數(shù)據(jù)均為112.0mL，可得出結(jié)論：不同種類的催化劑不能改變生成氧氣的量；
5mL 6%雙氧水中含過氧化氫（H₂O₂）0.34g，則含有氧元素的質(zhì)量為：
0.34g×

16×2

1×2+16×2

×100%=0.32g
設(shè)生成氧氣的質(zhì)量為x
2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
68               32
0.34g              x

68

0.34g

=

34

x

      x=0.16g
∴過氧化氫中的氧元素并未全部轉(zhuǎn)化為氧氣．
故答案為：
【第一組實(shí)驗(yàn)】（1）使氧氣中的水蒸氣冷凝（除去氧氣中的水蒸氣） 
（2）雙氧水沒有失效
【第二組實(shí)驗(yàn)】[猜想]Ⅲ．質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變
（3）完成下表：

步驟③現(xiàn)象	步驟⑥結(jié)果	步驟⑦現(xiàn)象	結(jié)論
有氣泡冒出	仍為0.2 g （氧化銅質(zhì)量不變）	使帶火星木條復(fù)燃

（4）放熱�。�5）玻璃棒�。�6）D   （7）檢驗(yàn)氧化銅化學(xué)性質(zhì)是否改變（或能否再催化過氧化氫分解）
（8）H₂O₂ 

CuO

H₂O+O₂
【第三組實(shí)驗(yàn)】
（9）不變；
（10）使產(chǎn)生的氧氣冷卻到室溫（或除去氧氣中的水蒸氣）；移動水準(zhǔn)瓶，使兩邊水面相平；
（11）B；
【拓展研究】
（12）[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]：不能
5mL 6%雙氧水中含過氧化氫（H₂O₂）0.34g，則含有氧元素的質(zhì)量為：
0.34g×

16×2

1×2+16×2

×100%=0.32g
設(shè)生成氧氣的質(zhì)量為x
2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
68               32
0.34g              x

68

0.34g

=

34

x

      x=0.16g
∴過氧化氫中的氧元素并未全部轉(zhuǎn)化為氧氣．

點(diǎn)評：本題主要考查了催化劑能改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速率，但本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后不變及過氧化氫分解的反應(yīng)原理等相關(guān)知識；要證明某物質(zhì)是某反應(yīng)的催化劑，必須三方面都證明，才能說明該物質(zhì)是該反應(yīng)的催化劑，知識綜合，有難度．