Question

17．研究和控制化學反應條件有重要意義．
（1）甲同學在實驗時誤把CuO粉末當成MnO₂放入雙氧水中，發(fā)現(xiàn)也有大量氣泡產(chǎn)生，他意識到這個錯誤后，聯(lián)想到MnO₂可作為H₂O₂分解的催化劑，那么CuO能否作為H₂O₂分解的催化劑呢？
【提出猜想】CuO能作為H₂O₂分解的催化劑．
【實驗驗證】甲同學依次設(shè)計了三個實驗：
實驗一：取一定量的H₂O₂溶液于試管中，觀察到有極少量氣泡產(chǎn)生，伸入帶火星的木條，沒有復燃．說明H₂O₂溶液常溫下緩慢分解．
實驗二：在實驗一的試管中加入WgCuO粉末，有大量氣泡產(chǎn)生，然后伸入帶火星的木條，木條復燃．說明CuO能（選填“能”或“不能”）加快H₂O₂的分解．
實驗三：待反應結(jié)束后，將試管里的不溶物濾出，并洗滌、干燥、稱量，固體質(zhì)量仍為Wg．說明CuO在該化學反應前后質(zhì)量不變．

【實驗結(jié)論】甲同學認為，CuO粉末可以作為H₂O₂分解的催化劑．寫出該反應的反應式2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【反思評價】乙同學認為要證明甲同學的結(jié)論正確，僅做這三個實驗還不充分，需要再補充一個探究實驗．即驗證反應前后CuO的化學性質(zhì)是否改變．
【拓展應用】為探究影響H₂O₂溶液分解速率的因素，丙同學選擇了A和B兩種催化劑進行了以下對比實驗：
         用足量等體積H₂O₂溶液制取并收集一瓶O₂所需的時間（分鐘）

編號	濃度 催化劑	30%H2O2	15%H2O2	5%H2O2
1	5gA	0.2	0.8	2.0
2	xgB	7.0	9.0	16.0

表中x的值應為5．
實驗結(jié)論：①在相同條件下使用A作催化劑，雙氧水分解得更快；
②其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產(chǎn)生氧氣的速率越快．
（2）乙同學通過查閱資料得知，雙氧水在70℃以上會較快分解產(chǎn)生氧氣，為了驗證加熱雙氧水也可以制取氧氣，同學們用圖示裝置進行實驗，實驗裝置已確定氣密性良好．實驗中觀察到試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡，但將帶火星的木條放在導管口沒有復燃，他經(jīng)過思考分析，可能的原因是反應生成的氧氣中混有大量的水蒸氣，于是對實驗裝置進行了改進，結(jié)果得出了正確的結(jié)論．
乙同學怎樣改進才能檢驗出氧氣生成？用排水法收集氧氣并檢驗．

Answer 1

分析 【實驗驗證】根據(jù)催化劑的特點去分析該題，催化劑的特點：催化劑只改變反應速率，但本身的質(zhì)量和化學性質(zhì)不變進行解答；
【實驗結(jié)論】分析題干反應，寫出反應的化學方程式；
【反思評價】根據(jù)催化劑的特點結(jié)合上述實驗去分析應進行的實驗；
【拓展】（1）根據(jù)對比實驗數(shù)據(jù)可知相同條件下，A的催化效果比B好（或相同條件下，H₂O₂濃度越大，反應越快）進行解答．
（2）根據(jù)在加熱雙氧水的過程中一定會有水蒸氣散出，使收集的氧氣不純及收集純凈氣體的方法進行分析．

解答 解：【實驗驗證】實驗一：帶火星的木條沒有復燃．說明產(chǎn)生的氧氣的量少；
實驗二：木條立即復燃，說明氧化銅加入后能加快過氧化氫的分解；
實驗三：固體質(zhì)量仍為Wg，說明反應前后氧化銅的質(zhì)量不變．
【實驗結(jié)論】氧化銅粉末可以作為H₂O₂分解的催化劑．該反應的反應式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【反思評價】要證明氧化銅是過氧化氫的分解反應的催化劑，還需要驗證氧化銅的化學性質(zhì)不變．所以，要進行的實驗是：將得到的固體加入過氧化氫溶液中，有氣泡產(chǎn)生，將帶火星的木條放在試管口，木條復燃，說明氧化銅的化學性質(zhì)不變．
【拓展】（1）表中x的值應為5；分析表格數(shù)據(jù)可知：當雙氧水濃度相同時，向其中加入等質(zhì)量的A和B，發(fā)現(xiàn)生成等量的氧氣所需要的時間是不同的，加A的雙氧水產(chǎn)生氧氣的速率快；由此得出的結(jié)論是：相同條件下，A的催化效果比B好（或其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產(chǎn)生氧氣的速率越快）；
（2）在加熱雙氧水的過程中一定會有水蒸氣散出，使收集的氧氣不純，所以將帶火星的木條放在導管口沒有復燃；為收集到較純凈的氧氣，可以采用排水法收集．
故答為：
【實驗驗證】實驗二：能；實驗三：質(zhì)量；
【實驗結(jié)論】2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【反思評價】化學性質(zhì)；
【拓展】（1）5；A；其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產(chǎn)生氧氣的速率越快；
（2）水蒸氣，用排水法收集氧氣并檢驗．

點評 此題屬于實驗探究題，作此題時要抓住催化劑的特點，理清思路，不要漏掉實驗步驟．