Question

科學(xué)興趣小組學(xué)習(xí)了二氧化錳（MnO₂）催化分解過氧化氫的實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．

（一）選擇裝置并檢查氣密性．
（二）稱取0.1克的二氧化錳粉末加入容器中．
（三）量取50毫升溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約10%的過氧化氫溶液加入容器中，記錄一定時(shí)間內(nèi)收集到的氣體體積．
（四）改變二氧化錳的質(zhì)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)如下．

時(shí)間/秒	生成氧氣的體積/毫升
	0.1克MnO2	0.2克MnO2	0.3克MnO2	0.4克MnO2
40	49	61	75	86
80	77	87	90	92
120	89	92	92	92
160	92	92	92	92

（1）寫出本實(shí)驗(yàn)的化學(xué)方程式______．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中______（填寫化學(xué)式）在不斷地減少、溶劑在不斷地______（填增多、減少、不變）．
（2）本實(shí)驗(yàn)探究的問題是______．
（3）實(shí)驗(yàn)中除了量筒外，還需要用到的測量儀器有______．
（4）為完成本實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選擇右上圖圖氣體發(fā)生和收集裝置中的組合是______（選
填序號）．你選擇的氣體發(fā)生裝置的理由是______．
（5）在40秒時(shí)，通過四組數(shù)據(jù)分析，你得出的結(jié)論是______．
（6）若實(shí)驗(yàn)前加入MnO₂ 0.1g，實(shí)驗(yàn)后經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱量，MnO₂質(zhì)量為______g．
請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明該MnO₂的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有改變______．

Answer 1

解：（1）反應(yīng)物是過氧化氫寫在等號的左邊，生成物是水和氧氣寫在等號的右邊，用觀察法配平，所以方程式是：2H₂O₂2H₂O+O₂↑，由于在反應(yīng)中過氧化氫屬于反應(yīng)物，在不斷的消耗，所以質(zhì)量在不斷減少；生成物是水和氧氣，所以溶液中的溶劑水在不斷增加；
（2）從題干中提供的信息可知，所用過氧化氫溶液的量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)都是相同的，只是三次加入的二氧化錳的量不同，并且記錄了在不同量二氧化錳的條件下，不同時(shí)間生成的氧氣的量．可見此實(shí)驗(yàn)探究達(dá)到問題是：二氧化錳的質(zhì)量對過氧化氫分解快慢的影響．
（3）實(shí)驗(yàn)中要稱取二氧化錳，所以要用到天平；并要計(jì)時(shí)，所以用秒表．
（4）過氧化氫溶液和二氧化錳反應(yīng)是固體和液體的不加熱反應(yīng)，可用裝置②完成；氧氣密度大于空氣密度，并且不易溶于水，所以可用向上排空氣法和排水法收集，要記錄一定時(shí)間內(nèi)收集到的氣體體積，所以用②⑤合適．
（5）在40秒時(shí)，通過觀察在該時(shí)間內(nèi)生成氧氣的體積數(shù)值比較可知，MnO₂的質(zhì)量愈多，H₂O₂分解速率愈大；
（6）催化劑反應(yīng)前后質(zhì)量不變，所以實(shí)驗(yàn)后經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱量，MnO₂質(zhì)量仍然為0.1g；從過氧化氫分解后的混合物中回收二氧化錳，再將其放在氯酸鉀中加熱，利用帶火星的木條檢驗(yàn)生成氧氣的快慢．所以取少量相同質(zhì)量的氯酸鉀于試管中，并向其中的一支試管中加入上述MnO₂拌和．同時(shí)加熱兩支試管并在試管的上方各放帶火星（燃著）的木棒，若盛放MnO₂的試管上方的木棒先復(fù)燃（燃燒的更旺），則可證明MnO₂的化學(xué)性質(zhì)不變．
故答案為：（1）2H₂O₂2H₂O+O₂↑； H₂O₂；增多；（2）二氧化錳的質(zhì)量對過氧化氫分解快慢的影響；（3）天平、停表（或秒表）；（4）②⑤；反應(yīng)物的狀態(tài)（固體和液體）且不加熱；（5）在該時(shí)間內(nèi)，MnO₂的質(zhì)量愈多，H₂O₂分解速率愈大（MnO₂催化效果愈好）（6）0.1；取少量相同質(zhì)量的氯酸鉀于試管中，并向其中的一支試管中加入上述MnO₂拌和．同時(shí)加熱兩支試管并在試管的上方各放帶火星（燃著）的木棒，若盛放MnO₂的試管上方的木棒先復(fù)燃（燃燒的更旺），則可證明MnO₂的化學(xué)性質(zhì)不變．
分析：（1）根據(jù)反應(yīng)方程式的書寫方法和反應(yīng)中反應(yīng)物在減少，生成物在增加考慮；
（2）根據(jù)（二）、（三）所用物質(zhì)和（四）中提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行推測；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中要稱取二氧化錳，并要計(jì)時(shí)分析所需測量儀器；
（4）根據(jù)過氧化氫溶液和二氧化錳反應(yīng)是固體和液體的不加熱反應(yīng)選擇發(fā)生裝置；根據(jù)氧氣的密度和溶水性選擇收集裝置；
（5）根據(jù)在該時(shí)間內(nèi)生成氧氣的體積數(shù)值比較考慮；
（6）根據(jù)催化劑反應(yīng)前后質(zhì)量不變考慮，根據(jù)催化劑的重復(fù)使用性考慮．
點(diǎn)評：催化劑是一種物質(zhì)，在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑，又叫觸媒．