Question

10．化學興趣小組同學對實驗室制備氧氣的若干問題進行如下實驗探究．
（一）為探究催化劑的種類對氯酸鉀分解速度的影響，A小組設計了以下對比實驗：
a．將12.25g KClO₃與5.0g MnO₂均勻混合加熱
b．將12.25g KClO₃與5.0g CuO均勻混合加熱
（1）在相同溫度下，比較兩組實驗產(chǎn)生O₂的快慢．通常采用的方法有：
①測相同時間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積；   ②測收集相同體積O₂所需的時間．
（2）試計算：12.25g KClO₃中所含氧元素質量與多少克過氧化氫中所含氧元素的質量相等？（請寫出計算過程）．
（二）為探究影響雙氧水分解速度的某種因素，B小組記錄了如下實驗數(shù)據(jù)：

	雙氧水的質量	雙氧水的濃度	MnO2的質量	相同時間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積
I	50.0g	1%	0.1g	9mL
II	50.0g	2%	0.1g	16mL
III	50.0g	4%	0.1g	31mL

【數(shù)據(jù)處理及結論】
（3）本實驗中，測量O₂體積的裝置是C C（選填圖1中的裝置編號）．

（4）實驗結論：在相同條件下，雙氧水濃度越大，雙氧水分解速率越快．
（5）C小組用如圖2裝置進行實驗，通過比較相同時間天平讀數(shù)差值大�。ɑ螂娮犹炱缴鲜緮�(shù)減小的速度或電子天平的讀數(shù)不再發(fā)生變化時，所需要的時間）相同時間天平讀數(shù)差值大小
也能達到實驗目的．
（三）D小組在加熱二氧化錳樣品時，發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生（如圖3），于是他們對這個異常現(xiàn)象進行了探究．
（6）對氣體成分的探究：加熱二氧化錳樣品，用燃著的木條靠近試管口，木條熄滅．將氣體通入澄清的石灰水，發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁，產(chǎn)生的氣體是CO₂．
（7）對氣體來源的探究：
【假設1】甲同學認為：該氣體來自于試管中的空氣，請你設計實驗證明該假設是否成立．

實驗步驟及現(xiàn)象	結論
按圖3裝置，加熱空的試管，另一端的澄清石灰水沒有變渾濁	假設不成立（填“成立”或“不成立”）．

【假設2】乙同學認為：二氧化錳樣品中可能混有炭粉，炭粉發(fā)生反應生成了該氣體．他通過查閱資料得知：氫氧化鈉溶液會與該氣體反應，從而可吸收該氣體．于是他設計了如圖4所示的裝置進行實驗，其中B裝置的作用是檢驗A中的反應是否完全，則B中的試劑是澄清石灰水，實驗中觀察到D處澄清石灰水變渾濁．他又用氮氣代替空氣（氮氣不參與該實驗中的任何反應），重復上述實驗，發(fā)現(xiàn)D處澄清的石灰水也變渾濁．
【結論】通過乙同學的實驗證明，二氧化錳中混有炭粉，炭粉與二氧化錳或氧氣和二氧化錳反應產(chǎn)生了這種氣體．

Answer 1

分析 （一）（1）根據(jù)在相同溫度下，比較兩組實驗產(chǎn)生O₂的快慢可采用測相同時間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積或收集相同體積O₂所需的時間進行解答；
（2）根據(jù)元素質量的計算方法分析即可；
（二）不同的實驗裝置，功能不同；
根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)可以判斷影響雙氧水分解速率的因素；
單位時間內(nèi)，電子天平的質量示數(shù)減少的越快，說明反應速率越快；
（三）根據(jù)二氧化碳的檢驗方法來考慮；利用空氣來做一個對比實驗；根據(jù)圖二的思路可知先排除空氣中二氧化碳的干擾，再驗證是否有二氧化碳生成．據(jù)此分析解答即可．

解答 （一）（1）在相同溫度下，比較兩組實驗產(chǎn)生O₂的快慢可采用測相同時間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積或收集相同體積O₂所需的時間，故填：收集相同體積O₂所需的時間；
（2）設過氧化氫的質量為x，
12.25g×$\frac{16×3}{39+35.5+16×3}×100%$=x×$\frac{16×2}{1×2+16×2}×100%$
x=5.1g
答：12.25g KClO₃中所含氧元素質量與5.1克過氧化氫中所含氧元素的質量相等．
（二）（3）圖1裝置中的C裝置中，氧氣通過左邊導管進入瓶中，由于氧氣不易溶于水，把水壓入量筒中，量筒中收集的水的體積即為反應生成氧氣的體積，因此本實驗中，應選用圖1裝置中的C來測量氧氣的體積．
故填：C；
（4）分析該實驗數(shù)據(jù)可得：在雙氧水和二氧化錳的質量相同的情況下，雙氧水濃度越高，相同時間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積越多，即在相同條件下，雙氧水濃度越高，分解得越快．
故填：雙氧水濃度越大；
（5）乙同學用圖2裝置也可進行甲同學的實驗，他通過比較單位時間內(nèi)電子天平的質量示數(shù)減少的多少來確定雙氧水分解的快慢，即單位時間內(nèi)電子天平的質量示數(shù)減少的越快，氧氣產(chǎn)生的越多，雙氧水分解的越快．
故填：相同時間天平讀數(shù)差值大小（或電子天平上示數(shù)減小的速度或電子天平的讀數(shù)不再發(fā)生變化時，所需要的時間）；
（三）（6）根據(jù)二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁的特性，可知氣體是二氧化碳；故填：CO₂；
（7）加熱空的試管，另一端的澄清石灰水沒有變渾濁，說明氣體不是來自于空氣；圖4中A是除去空氣中的二氧化碳，可以用氫氧化鈉溶液，B是驗證二氧化碳是否被除凈；如果D中石灰水變渾濁，說明乙同學的假設成立，從而得到碳粉與二氧化錳反應生成了二氧化碳；
故填：【假設1】不成立；
【假設2】澄清石灰水；
【結論】二氧化錳或氧氣和二氧化錳．

點評 此題是一道實驗探究題，其實驗的設計思路是進行對比實驗，解題時只要通過實驗現(xiàn)象的分析結合對比實驗的結論就能對問題進行正確的解答．