7.化學(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)“二氧化錳在過(guò)氧化氫分解前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有改變”這一結(jié)論產(chǎn)生了興趣,決定進(jìn)行親身驗(yàn)證.
【查閱資料】
①過(guò)濾是將不溶于水的固體和液體分離開的操作,二氧化錳不溶于水.
②在一定范圍內(nèi),溫度升高,化學(xué)反應(yīng)的速率會(huì)加快.
【初步驗(yàn)證】小華提出先用電子天平稱量1.0g的二氧化錳,然后將其與過(guò)氧化氫溶液中,請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2H
2O
2 $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H
2O+O
2↑,反應(yīng)類型是分解反應(yīng),待反應(yīng)結(jié)束后,過(guò)濾,洗滌,再進(jìn)行二次稱量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得數(shù)據(jù)大于1.0g,原因可能是沒(méi)有干燥二氧化錳.
【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】
小強(qiáng)針對(duì)上述原因,提出烘干后再稱量的方案,結(jié)果得到了準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,與此同時(shí),老師引導(dǎo)同學(xué)們可以嘗試蒸發(fā)的方法,結(jié)果也得到了相同的結(jié)果.由此我們得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是二氧化錳在反應(yīng)前后質(zhì)量不變.
【深入探究】
對(duì)于二氧化錳在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有改變的驗(yàn)證,小兵提出可以直接向剛蒸干的二氧化錳中滴入過(guò)氧化氫溶液,若能觀察到仍有產(chǎn)生大量氣泡的現(xiàn)象,就可以得出結(jié)論.但小芳對(duì)此產(chǎn)生了異議,她的理由是剛蒸干的二氧化錳溫度較高,能夠加快過(guò)氧化氫的分解速率.(已確認(rèn)產(chǎn)生的氣體為氧氣)
【實(shí)驗(yàn)反思】
在過(guò)氧化氫制取氧氣的過(guò)程中,二氧化錳的確起到了加快過(guò)氧化氫分解的作用,那么有沒(méi)有別的方法也能起到這一效果呢?對(duì)此,興趣小組的同學(xué)們展開了激烈的討論,并最終設(shè)計(jì)出了如圖甲所示的裝置.
(1)此裝置能較快收集到氧氣的理論依據(jù)是在一定范圍內(nèi),溫度升高,化學(xué)反應(yīng)的速率會(huì)加快.
(2)課堂上同學(xué)們利用如圖甲所示裝置做過(guò)氧化氫制取氧氣的實(shí)驗(yàn)時(shí),用帶火星的木條檢驗(yàn)氧氣,卻發(fā)現(xiàn)帶火星的木條很難復(fù)燃,這又是為什么呢?此時(shí)氧氣中混有大量水蒸氣,很難使帶火星的木條復(fù)燃.
(3)針對(duì)這一異,F(xiàn)象,興趣小組的同學(xué)們?nèi)フ?qǐng)教了老師,老師在思考以后,決定對(duì)甲裝置進(jìn)行改進(jìn),如乙圖所示,發(fā)現(xiàn)帶火星的木條較易復(fù)燃(圖中的加熱裝置已略去).
【交流與討論】
(4)興趣小組的同學(xué)們受到啟發(fā),在查閱了相關(guān)資料后,又共同設(shè)計(jì)處了圖丙所示的裝置,發(fā)現(xiàn)帶火星的木條也易復(fù)燃(圖中的加熱裝置已略去),根據(jù)圖乙裝置的啟示,請(qǐng)你分析濃硫酸的作用可能是吸收水蒸氣.
(5)再加熱過(guò)氧化氫溶液制取氧氣的過(guò)程中,加熱的溫度與集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)之間存在聯(lián)系(如曲線圖所示),若能使帶火星的木條復(fù)燃所需的氧氣的體積分?jǐn)?shù)最低為49%(只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響),現(xiàn)欲使帶火星的木條復(fù)燃,應(yīng)將加熱過(guò)氧化氫溶液的最高溫度控制在81℃.