Question

5．某�；瘜W(xué)興趣小組利用下列儀器在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行制取O₂的相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)回答下列問(wèn)題．

（1）甲小組用MnO₂、KClO₃兩種藥品制取干燥的O₂，需選用的儀器組合是BE，反應(yīng)結(jié)束后回收MnO₂固體，操作依次是冷卻至室溫、溶解、過(guò)濾、洗滌、烘干．
（2）乙小組探究Fe₂O₃能否作為H₂O₂分解的催化劑．實(shí)驗(yàn)時(shí)間為30s（H₂O₂過(guò)量），其他可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均保持不變，相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	10%的H2O2 溶液（mL）	溶液中加入 物質(zhì)（g）	收集到氣體的 體積（mL）
1	100	無(wú)	a
2	100	Fe2O30.5g	b
3	100	MnO20.5g	c

通過(guò)比較a和b（填“a”“b”“c”）的大小，可證明Fe₂O₃在實(shí)驗(yàn)中起催化作用，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2H₂0₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂0+O₂↑．其次需補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證反應(yīng)前后Fe₂O₃的化學(xué)性質(zhì)不變和驗(yàn)證反應(yīng)前后Fe₂O₃的質(zhì)量不變．
（3）丙小組探究MnO₂的用量對(duì)H₂O₂分解速率的影響．每次均用30mL10%的H₂O₂溶液，使用不同質(zhì)量的MnO₂作催化劑，測(cè)定每次收集到500mL O₂所用的時(shí)間．結(jié)果如圖（其他實(shí)驗(yàn)條件相同）：

由圖可知，MnO₂的用量對(duì)H₂O₂分解速率影響的規(guī)律是①在一定范圍內(nèi)，MnO₂的用量越大，H₂O₂分解速率越快； 
②MnO₂的用量超出一定范圍后，其用量再增大，反應(yīng)速率不再繼續(xù)加快．

Answer 1

分析 （1）甲小組用MnO₂、KClO₃兩種藥品制取氧氣屬于固體加熱型，故選發(fā)生裝置E，收集干燥的O₂，要用排空氣法，氧氣密度比空氣大，故選裝置B收集；反應(yīng)結(jié)束后回收MnO₂固體，由于二氧化錳不溶于水，氯化鉀易溶于水，所以降溫后可采取溶解、過(guò)濾、洗滌、烘干的方法；
（2）探究Fe₂O₃能否作為H₂O₂分解的催化劑．實(shí)驗(yàn)時(shí)間為30s（H₂O₂過(guò)量），采取控制變量的方法，所用過(guò)氧化氫溶液濃度相同，則等時(shí)間內(nèi)比較加入氧化鐵和不加入氧化鐵生成的氧氣的體積多少即可證明氧化鐵是否在實(shí)驗(yàn)中起催化作用，據(jù)反應(yīng)原理書(shū)寫(xiě)方程式，并據(jù)催化劑的特點(diǎn)‘一變兩不變’設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；
（3）據(jù)二氧化錳的用量和收集等體積氧氣所用時(shí)間的長(zhǎng)短分析解答．

解答 解：（1）甲小組用MnO₂、KClO₃兩種藥品制取氧氣屬于固體加熱型，故選發(fā)生裝置E，收集干燥的O₂，要用排空氣法，氧氣密度比空氣大，故選裝置B收集；反應(yīng)結(jié)束后回收MnO₂固體，由于二氧化錳不溶于水，氯化鉀易溶于水，所以降溫后可采取溶解、過(guò)濾、洗滌、烘干的方法；
（2）探究Fe₂O₃能否作為H₂O₂分解的催化劑．實(shí)驗(yàn)時(shí)間為30s（H₂O₂過(guò)量），采取控制變量的方法，所用過(guò)氧化氫溶液濃度相同，則等時(shí)間內(nèi)比較加入氧化鐵和不加入氧化鐵生成的氧氣的體積多少即可證明氧化鐵是否在實(shí)驗(yàn)中起催化作用，過(guò)氧化氫在氧化鐵的催化作用下生成水和氧氣，反應(yīng)方程式是2H₂0₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂0+O₂↑，要驗(yàn)證氧化鐵是否起催化作用，除了驗(yàn)證氧化鐵是否改變反應(yīng)速率，還須驗(yàn)證其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后是否改變；
（3）據(jù)二氧化錳的用量和收集等體積氧氣所用時(shí)間的長(zhǎng)短的圖象可知：反應(yīng)中二氧化錳的質(zhì)量在0.1g～0.7g之間時(shí)，用量越大，過(guò)氧化氫的分解速率越快，當(dāng)二氧化錳的用量超過(guò)0.7g時(shí)，反應(yīng)速率速率不再隨二氧化錳的用量增加而加快；
故答案為：（1）BE；溶解；洗滌；
（2）a；b；2H₂0₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂0+O₂↑；反應(yīng)前后Fe₂O₃的質(zhì)量不變；
（3）在一定范圍內(nèi)，MnO₂的用量越大，H₂O₂分解速率越快．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)裝置選取，物質(zhì)的分解，和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、催化劑的相關(guān)知識(shí)的掌握情況，能很好培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力．