Question

15．某研究性學(xué)習(xí)小組對雙氧水開展如下研究

（1）圖1裝置中儀器①的名稱為分液漏斗．
（2）小林同學(xué)將MnO₂與水泥按一定比例混合，制作成小塊狀固體，加入圖2裝置中制氧氣，以方便實(shí)驗(yàn)結(jié)束回收二氧化錳．其中塊狀固體應(yīng)放置在A處（填“A”或“B”），二氧化錳的作用是催化作用，該裝置中反應(yīng)的文字表達(dá)式是過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣．利用該裝置反應(yīng)一段時間后，需停止反應(yīng)，其操作是關(guān)閉活塞，原因是關(guān)閉活塞后，產(chǎn)生的氣體使試管中壓強(qiáng)增大，液體被壓回長頸漏斗中，固液分離，反應(yīng)停止．
（3）小亮發(fā)現(xiàn)：收集的氧氣占集氣瓶容積的60%（空氣占40%）時，能使帶火星的木條復(fù)燃．那么，使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣濃度的最低值是多少呢？小亮對此展開探究．
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．將帶火星的術(shù)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)．三組實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象見下表．

	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O2占容積的體積分?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

請根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答下列問題：
①本實(shí)驗(yàn)中使用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣的方法是否可靠：否（填“是”或“否”）．
②收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時，可使帶火星的木條復(fù)燃，這時集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)
是49%（計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)）．
③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，往往難以復(fù)燃，這是因?yàn)樵诩訜嵘�成氧氣的同時產(chǎn)生大量水蒸氣所致，此時混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖3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82℃．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)常見儀器的名稱及圖中所指的儀器來解答；
（2）根據(jù)固體的形狀來分析位置，利用二氧化錳在反應(yīng)前后的質(zhì)量不變分析其作用，根據(jù)反應(yīng)物與生成物來書寫文字表達(dá)式，利用壓強(qiáng)來分析可停止反應(yīng)的原因；
（3）根據(jù)幾組氧氣含量不同的對照實(shí)驗(yàn)可以看出，不是純凈的氧氣也能使帶火星的木條復(fù)燃；分析表格可發(fā)現(xiàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時木條也可復(fù)燃，根據(jù)空氣中原有的氧氣和收集到的氧氣，就可算出氧氣的分?jǐn)?shù)；利用圖3來確定需要的溫度來分析解答．

解答 解：（1）由圖可知，儀器①為分液漏斗；
（2）因裝置為固體與液體反應(yīng)裝置，則塊狀固體可放在有孔塑料板上，則放在A處，二氧化錳在反應(yīng)前后的質(zhì)量不變，在該反應(yīng)中作催化劑，即雙氧水在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣，文字表達(dá)式為：過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣，若要停止反應(yīng)，則可關(guān)閉活塞，產(chǎn)生的氣體使試管中壓強(qiáng)增大，液體被壓回長頸漏斗中，固液分離，反應(yīng)停止；
（3）①通過實(shí)驗(yàn)可以看出，氧氣含量達(dá)到35%帶火星的木條就可以復(fù)燃，所以用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣的方法不可靠；
②由圖中可知，當(dāng)氧氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到35%時，帶火星的木條復(fù)燃，即收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%，此時空氣還占65%，所以空氣中有氧氣的量為：65%×21%≈14%，所以此時瓶內(nèi)共有氧氣的分?jǐn)?shù)為14%+35%=49%；
③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，則氧氣的含量需要在圖3坐標(biāo)中的49%處，向橫坐標(biāo)作垂線，則可知溫度大約在82℃左右．
故答案為：（1）分液漏斗；
（2）A，催化作用，二氧化錳，過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣關(guān)閉活塞；關(guān)閉活塞后，產(chǎn)生的氣體使試管中壓強(qiáng)增大，液體被壓回長頸漏斗中，固液分離，反應(yīng)停止；
（3）①否；
②35，49；
③82．

點(diǎn)評 本題考查了雙氧水的分解實(shí)驗(yàn)及探究能使帶火星的木條復(fù)燃需要的氧氣的濃度，習(xí)題較難，學(xué)生應(yīng)注意設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時，要明確實(shí)驗(yàn)的目的，特別要注意控制實(shí)驗(yàn)中的一些變量來分析，注重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖象的分析處理及應(yīng)用來解答．