Question

小明同學想探究MnO₂在分解過氧化氫時所起的作用，但手邊沒有現成的MnO₂，只有高錳酸鉀、10%過氧化氫溶液、木條、水、火柴，其它儀器任選．
（1）若要得到MnO₂粉末，可先加熱分解

高錳酸鉀

，該實驗裝置適用于：反應物呈

固

態且反應條件為

加熱

的化學反應．
（2）實驗（1）完成后試管中剩下兩種物質，其中二氧化錳難溶于水，而另一種易溶于水，若將這二者分離，應采取的步驟為：①

將混合物加水溶解

 ②

過濾

．
（3）小明想探究MnO₂在常溫時對分解過氧化氫有無催化作用，為此，他設計了三個對比實驗，請填寫第②個實驗過程：
①在第1支試管中加入5mL 20%的過氧化氫溶液，把帶火星木條伸入試管，看木條是否復燃；
②在第2支試管中加入

少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復燃

；
③在第3支試管中加入5mL 20%過氧化氫溶液，并加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復燃．
（4）小明發現③中有O₂放出，請幫他設計實驗證明MnO₂在此反應中起了催化劑作用？
（5）小明發現通過實驗（1）也能得到氧氣，他手邊現有158g高錳酸鉀，欲制10L氧氣，請幫他計算一下有無可能？（已知標準狀況下，氧氣的密度為1.429g/L）

Answer 1

分析：（1）根據所學知識可知若得到二氧化錳，可以用高錳酸鉀制取；
（2）根據高錳酸鉀分解后物質的水溶性來分離；
（3）通過對比試驗可以得出結論，也易于得出結論，可以比較實驗①③得出實驗②的操作；
（4）可以設計實驗來檢驗二氧化錳的化學性質和質量都沒有改變；
（5）根據高錳酸鉀的質量即可求出氧氣的質量．

解答：解：（1）高錳酸鉀加熱生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣．生成的二氧化錳可做催化劑，其中反應物呈固態且反應條件為加熱的化學反應；
（2）利用錳酸鉀和二氧化錳在水中的水溶性不同，可將二氧化錳分離開來，二氧化錳難溶于水，而錳酸鉀易溶于水，所以將混合物加水溶解，然后過濾；
（3）在驗證二氧化錳做催化劑時，首先設計只有雙氧水時，是否能迅速放出氧氣．再設計只有二氧化錳時，能否放出氧氣，所以②在第2支試管中加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復燃；
（4）根據催化劑的定義可以知道，若確定二氧化錳為催化劑，可以測定二氧化錳的化學性質和質量；所以實驗步驟為：①將第3只試管中的MnO₂過濾、洗滌、干燥后稱量，看反應前后質量是否一樣；②將MnO₂加到過氧化氫溶液中看是否能繼續加快反應速率；
（5）設加熱158g高錳酸鉀能產生O₂的體積為x
2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑         
316                  32
158g               x×1.429g/L 

316

158g

=

32

x×1.429g/L

x≈11.2L                
所以可以制出10L氧氣．
故答案為：（1）高錳酸鉀；固；加熱；
（2）①將混合物加水溶解；②過濾；
（3）少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復燃；
（4）①將第3只試管中的MnO₂過濾、洗滌、干燥后稱量，看反應前后質量是否一樣；②將MnO₂加到過氧化氫溶液中看是否能繼續加快反應速率；
（5）可以制出10L氧氣．

點評：在探究物質的反應速率時，一般都是通過對比試驗進行驗證，值得注意的是確定某物質為催化劑時必須驗證該物質的化學性質和質量是否改變，然后再確認．