Question

某校研究性學習小組對采用分解過氧化氫溶液制取氧氣進行了實驗探究．
Ⅰ、探究分解過氧化氫溶液的快慢和方法

實驗①	在試管中加入5mL 5%的過氧化氫溶液
實驗②	在試管中加入5mL 5%的過氧化氫溶液，并微微加熱
實驗③	在試管中加入5mL 5%的過氧化氫溶液，并加入少量MnO2

你通過平時實驗和分析，請回答：
（1）上述三個實驗中過氧化氫溶液分解速度最快的是    （填實驗編號）．
（2）在實驗①中，如果加入少量FeCl₃溶液，觀察到試管中溶液立即產生氣泡，這表明FeCl₃在這一反應中起到    作用．
（3）在實驗②中，檢驗過氧化氫分解得到氧氣的方法是    ．
Ⅱ．探究實驗室分解過氧化氫溶液制取氧氣
請你對下面實驗室用分解過氧化氫溶液制取氧氣的三個實驗裝置進行分析，并回答：
（1）上述甲、乙和丙三種裝置，從實驗藥品的利用率和對氣體的控制等角度來考慮，你認為實驗裝置    相對較好．
（2）收集一瓶氧氣可采取的方法有    （填序號）．
A排水集氣法    B．向上排空氣法 C．向下排空氣法
（3）在實驗丙中，用注射器取過氧化氫溶液30mL（密度約為l g/mL），向錐形瓶中加入少量MnO₂，按圖裝配好儀器并稱量，總質量為l47.6g，當將30mL過氧化氫溶液緩慢注入錐形瓶中直到無氣體放出為止（假定過氧化氫已完全分解，水蒸氣逸出忽略不計），稱得該裝置的總質量為146.0g．對上述數據處理并計算，該過氧化氫溶液的質量分數約為    （結果精確到0.1%）．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ、（1）根據反應條件和二氧化錳在過氧化氫分解中的作用分析解答；
（2）實驗①中，常溫分解生成氧氣的量很少，如果加入少量FeCl₃溶液，觀察到試管中溶液立即產生氣泡，這表明FeCl₃能加快過氧化氫的反應速率，在反應中起到催化作用；
（3）檢驗過氧化氫分解是否得到氧氣，可用帶火星的木條伸入試管內觀察是否復燃進行判斷；
Ⅱ、（1）甲裝置中雙氧水與二氧化錳一旦接觸則須反應完，無法讓反應終止，浪費藥品；乙裝置通過分液漏斗可控制液體的滴加速度，節約藥品；丙裝置通過注射器添加雙氧水來控制反應速率，并節省藥品，提高了藥品的利用率，同時 將注射器廢物利用，剩余的雙氧水易于處理；
（2）據氧氣的密度和溶解性選擇收集方法；
（3）據質量守恒定律可知，裝置減少的質量即是反應生成氧氣的質量，據氧氣的質量結合方程式可計算出過氧化氫溶液中溶質的質量，并進而計算出溶質的質量分數．
解答：解：Ⅰ、（1）實驗①中，常溫分解生成氧氣的量很少；實驗②，對試管稍微加熱，溫度升高，化學反應速率加快，過氧化氫分解速率稍微加快；實驗③中加入少量MnO₂，二氧化錳是過氧化氫分解的催化劑，可加快分解速率，加入后過氧化氫會迅速分解，所以反應速度最快的是③；
（2）實驗①中，常溫分解生成氧氣的量很少，如果加入少量FeCl₃溶液，觀察到試管中溶液立即產生氣泡，這表明FeCl₃能加快過氧化氫的反應速率，在反應中起到催化劑的作用；
（3）檢驗過氧化氫分解是否氧氣，可用帶火星的木條伸入試管內觀察是否復燃進行判斷；
Ⅱ、（1）甲裝置中雙氧水與二氧化錳一旦接觸則須反應完，無法讓反應終止，浪費藥品；乙裝置通過分液漏斗可控制液體的滴加速度，節約藥品；丙裝置通過注射器添加雙氧水來控制反應速率，剩余雙氧水易于處理，節省了藥品，提高了藥品的利用率，同時將注射器廢物利用；
（2）氧氣的密度比空氣大且不易溶于水，故可用向上排空氣法或排水法收集；
（3）據質量守恒定律可知，反應生成氧氣的質量是：l47.6g-146.0g=1.6g
設過氧化氫溶液中溶質的質量為x
2H₂O₂2H₂O+O₂↑
68               32
x                1.6g
=
  x=3.4g
則過氧化氫溶液中溶質的質量分數是：×100%≈11.3%；
故答案為：
I．（1）③；  （2）催化；（3）用帶火星的木條伸人試管內，若木條復燃，表明有氧氣放出；
Ⅱ．（1）丙；  （2）AB；（3）11.3%．
點評：了解過氧化氫制取氧氣的反應原理，氧氣的性質等知識，并能結合題意靈活分析解答問題，本題重在考查學生對知識的應用能力．