化学实验研究小组以“过氧化氢制取氧气的最佳条件”为课题并进行实验验证。[查阅资料]①MnO...

化学实验研究小组以“过氧化氢制取氧气的最佳条件”为课题并进行实验验证。

[查阅资料]

①MnO2、FeCl3、KI都可以作H2O2分解的催化剂。

②气压传感器能描绘出密闭容器中压强随时间的变化曲线( 如图)。曲线斜率越大，说明过氧化氢分解速度越快，则该条件对过氧化氢分解速率影响越大。

[进行实验]

连接仪器，___________；将体积相同、浓度不同的过氧化氢溶液和不同质量的MnO2、FeCl3、KI分别放在耐压的密闭容器中，用气压传感器测量并采集数据:

[现象与结论] （1）写出装置中反应的化学方程式_____________。

（2）三种催化剂催化效果排序是____________。

（3）实验3观察到瓶内反应剧烈，产生大量白雾，其他实验组中未见到白雾。根据以上信息你认为最适合实验室制取氧气的为____________(填实验号)。

[验证实验]实验小组同学，不采用气压传感器和数字传感器，而是取来150mL集气瓶、水槽、秒表等，重复进行上述实验，通过____________的测试，从而验证结论是否适合实际操作。

[交流与反思]若用下图仪器作为气体发生装置，请从安全角度说出.上述实验操作中的注意事项________(写1条)

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研究和控制化学反应条件有重要意义。

①同学通过查阅资料得知，双氧水在70℃以上会较快分解产生氧气。为了验证加热双氧水也可以制取氧气，同学们可以选择下列　　　　 （11）　　　　 （选填编号）装置(气密性良好)进行实验。实验中观察到试管内产生气泡，但将带火星的木条放在导管口没有复燃，可能的原因是　　　　 （12）　　　　 ，因此加热不适合用于双氧水制取氧气。

②同学们还想探究双氧水的溶质质量分数对反应速率的影响。在其他条件相同的情况下进行了三次实验，记录各收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。

I．取用二氧化锰的仪器是　　　　 （13）　　　　 （选填编号）。

II．写出上述反应的化学反应方程式　　　　 （14）　　　　 。

III．本实验中收集氧气选用的装置有　　　　 （15）　　　　 （选填编号）。

IV．实验2中双氧水溶质质量分数为　　　　 （16）　　　　 。

V．实验3中，加入的二氧化锰质量为　　　　 （17）　　　　 g。

VI．相同条件下，实验3产生氧气的速率最快，说明　　　　 （18）　　　　 。

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潜水员使用的供氧装置是用过氧化钠（Na₂O₂）和呼出的CO₂反应来制取氧气提供呼吸．某实验小组为验证这一原理，进行了实验探究．

【查阅资料】在常温常压下过氧化钠是淡黄色固体，在不需要加热的情况下能和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气．

【设计装置】实验小组设计了如图所示的装置进行实验探究，B装置中盛装NaOH溶液．

【实验过程】向装置A中通入足量CO₂气体，观察到A瓶中的淡黄色固体逐渐变为白色粉末，同时见到B、C装置中有气泡出现．

【实验分析】

（1）为验证过氧化钠和二氧化碳反应生成氧气，实验小组采用的验证方法是用一根带火星的木条　________　；

（2）装置C中浓硫酸的作用是　________　，这是根据浓硫酸具有　________　的原理；

（3）写出过氧化钠和二氧化碳反应的化学方程式：　________　；

【实验结论】

（4）实验证明：Na₂O₂和CO₂在不需要加热的情况下反应可得到氧气．通过探究同学们认为：在实验室不用加热的方法，用气体也可制得氧气．按你在实验室制取氧气的经验，你采用的方法是：　________　（用一个化学方程式表示）．

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实验室常用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的方法制取氧气。该实验速率快，产物无污染，某实验小组进行了如下探究。

（探究实验）书本介绍了除了用二氧化锰外，硫酸铜溶液也可以催化过氧化氢溶液的分解，查阅资料得知，氯化铁溶液也可以催化过氧化氢溶液的分解。那么，硫酸铜溶液和氯化铁溶液催化的效果怎么样呢？请根据下表四组实验现象，回答下面问题

（思考分析）

(1)CuSO4属于______(填“酸”或“碱”或“盐”)

(2)请你写出用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的反应方程式______。

(3)通过实验____(填序号)可以比较硫酸铜溶液和氯化铁溶液催化过氧化氢溶液分解的效果。

(4)请你从上面的实验，选择一组合适的药品进行实验室制取氧气，____%H2O2溶液，______(填催化剂的种类和浓度)。

(5)从上面的实验中，你还能得到什么结论______。

（拓展延伸）

(6)在老师的鼓励下，同学们继续探究FeCl3溶液中到底是哪种粒子催化H2O2的分解，请你设计一组实验进行探究______。

(7)另一名同学了解到，加热也可促进过氧化氢溶液分解，于是进行如下实验，分别取5mL12%的H2O2溶液于试管中进行水浴加热，步骤和现象如下：

根据该同学的探究，试分析回答，为什么实验室通常不用加热过氧化氢溶液的方法制氧气？(两点理由)：______。

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实验室常用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的方法制取氧气。该实验速率快,产物无污染，某实验小组进行了如下探究。

（探究实验）书本介绍了除了用二氧化锰外，硫酸铜溶液也可以催化过氧化氢溶液的分解，查阅资料得知，氯化铁溶液也可以催化过氧化氢溶液的分解。那么，硫酸铜溶液和氯化铁溶液催化的效果怎么样呢？请根据下表四组实验现象，回答下面问题

（思考分析）

（1）请你写出用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的反应方程式_____。

（2）从考虑化学反应速率对收集气体影响的角度，请你从上面的实验，选择一组合适的药品进行实验室制取氧气，_____的H2O2溶液和_____（填催化剂的种类和浓度）。

（3）从上面的实验中，你还能得到什么结论_____。

（拓展延伸）

（4）另一名同学了解到，加热也可促进过氧化氢溶液分解，于是进行如下实验，分别取5mL12%的H2O2溶液于试管中进行水浴加热，步骤和现象如下：

根据该同学的探究，试分析回答，为什么实验室通常不用加热过氧化氢溶液的方法制氧气？（两点理由）：_____

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实验室常用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的方法制取氧气。该实验速率快，产物无污染，某实验小组进行了如下探究。

（探究实验）书本介绍了除了用二氧化锰外，硫酸铜溶液也可以催化过氧化氢溶液的分解，查阅资料得知，氯化铁溶液也可以催化过氧化氢溶液的分解。那么，硫酸铜溶液和氯化铁溶液催化的效果怎么样呢？请根据下表四组实验现象，回答下面问题

（思考分析）

(1)CuSO4属于______(填“酸”或“碱”或“盐”)

(2)请你写出用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的反应方程式______。

(3)通过实验____(填序号)可以比较硫酸铜溶液和氯化铁溶液催化过氧化氢溶液分解的效果。

(4)请你从上面的实验，选择一组合适的药品进行实验室制取氧气，____%H2O2溶液，______(填催化剂的种类和浓度)。

(5)从上面的实验中，你还能得到什么结论______。

（拓展延伸）

(6)在老师的鼓励下，同学们继续探究FeCl3溶液中到底是哪种粒子催化H2O2的分解，请你设计一组实验进行探究______。

(7)另一名同学了解到，加热也可促进过氧化氢溶液分解，于是进行如下实验，分别取5mL12%的H2O2溶液于试管中进行水浴加热，步骤和现象如下：

根据该同学的探究，试分析回答，为什么实验室通常不用加热过氧化氢溶液的方法制氧气？(两点理由)：______。

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在过氧化氢溶液制取氧气的实验中，可用FeCl3溶液作为催化剂，为进一步探究FeCl3溶液中哪种粒子能起催化作用，某兴趣小组作了以下探究：

（提出问题）FeCl3溶液中哪种粒子能起催化作用？

（查阅资料）氯化钠溶液，氯化钾溶液中含有Cl-；氯化铁溶液，硝酸铁和硫酸铁溶液中都含有Fe3+；氢氧化铁不溶于水；Fe3+和Fe2+化学性质不同。

（猜想假设）猜想一：Fe3+起催化作用；猜想二：______起催化作用；猜想三：H2O起催化作用
（实验探究）小组同学经过讨论与交流首先排除了猜想三，请设计实验验证猜想一。

（反思交流）如果要确定FeCl3是催化剂，还必须通过实验验证___。请写出过氧化氢制取氧气的化学方程式___。

（继续探究）小组同学通过查阅资料还知道，Cu2+也能作为过氧化氢分解制取氧气的催化剂，为比较Fe3+和Cu2+对过氧化氢分解的催化效果，小组同学又进行了下列探究：

(1)如图，可通过观察____来定性比较两者的催化效果。

(2)有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理，其理由是____。能否改为FeSO4？___，你认为除此以外还可以作何修改？___。

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化学实验室常用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的方法制取气气。某兴趣小组的

同学查阅资料发现，人体肝脏中的过氧化氢酶也能催化过氧化氢分解产生氧气和水，但其催 化效果受温度影响较大 FeCl3 也能做过氧化氢分解。为比较过氧化氢酶和 FeCl3 催化效率的高低。该同学在 28 环境下进行了如下探究：

（1）二氧化锰在过氧化氢溶液分解前后________________和化学性质不变。

（2）请你写出用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的反应文字或符号表达式_______________

（提出问题）过氧化氢酶和 FeCl3 催化效率哪个更高？

（猜想与假设）（3）__________________________

（实验材料）适宜浓度的 FeCl3 溶液，适宜浓度的新鲜猪肝研磨 液（含过氧化氢酶），适宜浓度的过氧化氢溶液等。

（实验步骤）①取 2 支洁净的试管，编号 1、2，并各注入 3 适

宜浓度的过氧化氢溶液

②向 1 号试管内滴入 2 滴适宜浓度的 FeCl3 溶液，向 2 号试管内_____________________

③观察并记录两支试管产生气泡的情况

（预测实验结果）：请写出一种可能的实验结果：_________________

（4）该组同学又完成了“探究温度对猪肝研磨液和 FeCl3 催化效率的影响”实验，实验结果如 上图所示。图中代表猪肝研磨液催化效率的曲线是________ （填“甲”或“乙”），判断的理由 是____________________________________________________ 。

（拓展延伸）同学们在老师的指导下设计实验继续探究。向两支试管分别加入等质量不同浓 度的 H2O2 溶液，再加上等质量、等浓度的 FeCl3 溶液，分别用气压传感器测定两试管中气体压力变化曲线。见下图 1，2.请你思考：

（5）为保证实验准确性，请你设计向两试管中加入 FeCl3 溶液的具体方法_____？

（6）请你从曲线中找出 FeCl3 溶液对 H2O2 溶液分解影响的；两条规律性结论：_____；______。

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