Question

小明將家中清洗傷口用的消毒液--“雙氧水”拿到學校的實驗室，在老師的指導下和同學們一起做了如下實驗．
【第一組實驗】檢驗該雙氧水是否失效．
（1）實驗過程
①在試管中加入5mL 的“雙氧水”，把帶火星的木條伸入試管中，發現木條未復燃；
②用酒精燈給上述試管加熱，液體中有氣泡產生，把帶火星的木條伸入試管中，發現木條仍未復燃；
③如圖裝置進行操作，帶火星的木條復燃，水槽中冰水所起的作用是______．
（2）實驗結論：______．
【第二組實驗探究】：氧化銅（CuO）能否催化“雙氧水”分解
[猜想]Ⅰ．CuO不是催化劑、也不參與反應，反應前后質量和化學性質不變；
Ⅱ．CuO參與反應產生O₂，反應前后質量和化學性質發生了改變；
Ⅲ．CuO是反應的催化劑，反應前后______．
[實驗]用天平稱量0.2gCuO，取5mL的過氧化氫溶液于試管中，進行如下實驗：

（3）完成下表：

步驟③現象	步驟⑥結果	步驟⑦現象	結論
溶液中______， 帶火星的木條復燃．	______	溶液中有氣泡放出， ______．	猜想Ⅰ、Ⅱ不成立，猜想Ⅲ成立．

（4）步驟③結束后，用手接觸試管底部，感覺燙手．說明“雙氧水”分解的化學反應______（選填“放熱”或“吸熱”）．
（5）步驟④需用到的實驗儀器有：鐵架臺（帶鐵圈）、漏斗（帶濾紙）、燒杯、______．
（6）操作④中需要將圓形濾紙折疊處理，下列圖示中不該出現的情形是______（填序號）．

（7）步驟⑦的目的______
（8）過氧化氫能被CuO催化分解放出O₂的反應表達式為______．
【第三組實驗探究】：不同種類催化劑能否改變“雙氧水”分解出氧氣的量
[實驗]分別選用二氧化錳與氧化銅，采用如圖試劑與裝置實驗，測量所得氧氣的體積．
（9）檢查該裝置氣密性的方法是連接好裝置，從水準瓶注水，量氣管中液面與右邊液面形成高度差，做好標記，一段時間后，兩邊高度差______
（填“變大”、“變小”或“不變”），說明氣密性良好．
（10）使用冷水冷凝的目的是______．反應前應將液面調節到量氣管的“0”刻度，并使兩邊液面相平，反應后讀數前，還需要進行的操作是______．
（11）兩次實驗表明，使用不同催化劑在常溫下測得量氣管讀數均為112.0mL（O₂的密度為1.43g/L），則實驗中選用的量氣管規格合適的是______
（填字母序號）．
A.100mL　　B.200mL　　C.500mL
（12）[實驗結論]：不同種類的催化劑______改變雙氧水分解出氧氣的量．
【拓展研究】查閱資料得知實驗所取5mL 6%雙氧水中含過氧化氫（H₂O₂）0.34g．請計算說明過氧化氫中的氧元素是否全部轉化為氧氣．（請寫出計算過程，4分）

Answer 1

解：【第一組實驗】
（1）③在加熱時水會氣化，可能干擾實驗現象，所以冰水的作用是讓水蒸氣冷凝；
（2）根據第③步中帶火星的木條復燃，可以得出該過氧化氫沒有失效；
【第二組實驗】（1）催化劑的質量和化學性質反應前后不變；
（3）根據實驗結論猜想Ⅲ成立，說明氧化銅是過氧化氫分解的催化劑，所以③中加入氧化銅后會迅速生成大量氧氣，有氣泡產生，催化劑能改變物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質不變，所以過濾后稱量質量不變，且化學性質不變，仍能對過氧化氫溶液起到催化作用；
（4）用手接觸試管底部，感覺燙手．說明“雙氧水”分解放熱；
（5）過濾用到的儀器有燒杯、鐵架臺、漏斗、玻璃棒；
（6）過濾時將圓形濾紙對折兩次，所以D錯誤；
（7）已經驗證了二氧化錳能加快改反應速率和質量不變，但還沒有驗證二氧化錳的化學性質在反應前后是否改變，所以步驟⑦的目的是檢驗氧化銅化學性質是否改變（或能否再催化過氧化氫分解）；
（8）過氧化氫在氧化銅的催化作用下生成氧氣和水；
【第三組實驗】
（9）從水準瓶注水，量氣管中液面與右邊液面形成高度差，做好標記，一段時間后，兩邊高度差不變，說明裝置不漏氣；
（10）雙氧水分解放熱，生成的水會汽化，若不除去，會使測量值偏大，所以冰水的作用是除去氧氣中的水蒸氣；實驗時氣體收集在量氣管中．若要保證讀取的氣體體積沒有誤差，在反應后讀數前要上下移動水準瓶使兩邊液面相平；
（11）為減小誤差，所選擇的量氣管應與生成氣體的體積相近；
【拓展研究】（12）根據（11）中所測數據均為112.0mL，可得出結論：不同種類的催化劑不能改變生成氧氣的量；
5mL 6%雙氧水中含過氧化氫（H₂O₂）0.34g，則含有氧元素的質量為：
0.34g××100%=0.32g
設生成氧氣的質量為x
2H₂O₂ 2H₂O+O₂↑
68 32
0.34g x

x=0.16g
∴過氧化氫中的氧元素并未全部轉化為氧氣．
故答案為：
【第一組實驗】（1）使氧氣中的水蒸氣冷凝（除去氧氣中的水蒸氣）
（2）雙氧水沒有失效
【第二組實驗】[猜想]Ⅲ．質量和化學性質不變
（3）完成下表：

步驟③現象	步驟⑥結果	步驟⑦現象	結論
有氣泡冒出	仍為0.2 g （氧化銅質量不變）	使帶火星木條復燃

（4）放熱　（5）玻璃棒　（6）D （7）檢驗氧化銅化學性質是否改變（或能否再催化過氧化氫分解）
（8）H₂O₂ H₂O+O₂
【第三組實驗】
（9）不變；
（10）使產生的氧氣冷卻到室溫（或除去氧氣中的水蒸氣）；移動水準瓶，使兩邊水面相平；
（11）B；
【拓展研究】
（12）[實驗結論]：不能
5mL 6%雙氧水中含過氧化氫（H₂O₂）0.34g，則含有氧元素的質量為：
0.34g××100%=0.32g
設生成氧氣的質量為x
2H₂O₂ 2H₂O+O₂↑
68 32
0.34g x

x=0.16g
∴過氧化氫中的氧元素并未全部轉化為氧氣．
分析：【第一組實驗】（1）③在加熱時水會汽化，可能干擾實驗現象，所以冰水的作用是讓水蒸氣冷凝；
（2）根據實驗現象可以得出實驗結論；
【第二組實驗】（1）根據催化劑的性質分析；
（3）①根據實驗結論分析，并結合過氧化氫分解的反應原理和氧氣的性質及催化劑的性質來解答；
（4）根據實驗現象進行分析；
（5）根據過濾使用儀器來解答；
（6）根據濾紙的折疊方法進行選擇；
（7）根據實驗目的進行分析；
（8）根據過氧化氫分解的反應原理解答；
【第三組實驗】（9）根據實驗裝置進行分析；
（10）雙氧水分解放熱，生成的水會汽化，影響測量值，所以冰水的作用是除去氧氣中的水蒸氣；實驗時氣體收集在量氣管中．若要保證讀取的氣體體積沒有誤差，在反應后讀數前應進行的操作是：上下移動水準瓶使兩邊液面相平；
（11）為減小誤差，所選擇的量氣管應與生成氣體的體積相近；
（12）由實驗現象推導結論；
【拓展研究】根據化合物中某元素的質量和方程式進行計算．
點評：本題主要考查了催化劑能改變其他物質的反應速率，但本身的質量和化學性質在反應前后不變及過氧化氫分解的反應原理等相關知識；要證明某物質是某反應的催化劑，必須三方面都證明，才能說明該物質是該反應的催化劑，知識綜合，有難度．