Question

【題目】活性炭內部有許多微細孔隙，可用于脫色，脫色原理的微觀示意圖如圖。實驗小組對活性炭使有色物質褪色進行探究。

（猜想假設）有色物質的微粒被吸附在活性炭孔隙里，從而褪色。

（查閱資料）

i．品紅溶液、水果口味汽水、紅墨水等溶液中均含有有顏色的有機物。有機物是指含碳元素的化合物，但不包括碳的氧化物、碳酸和碳酸鹽。

ii．高錳酸鉀（KMnO4）為無機物，其水溶液為紫紅色。MnSO4可以與鉍酸鉀反應生成KMnO4。

（進行實驗）

將下列5種溶液，各取20 mL，依次倒入5個相同的自制活性炭凈水器中，如圖，放置相同時間，打開活塞，觀察溶液顏色，現象見下表。

實驗編號	①	②	③	④	⑤
有色溶液	品紅溶液	橙味汽水	紅墨水	酸性KMnO4溶液	CuSO4溶液
現象	紅色溶液褪為無色	橙黃色溶液褪為無色	紅色溶液褪為無色	紫紅色溶液 褪為無色	藍色溶液 無明顯變化

（結果討論）

（1）在上述實驗①~⑤中，活性炭更容易使有顏色的______（填“無機物”或“有機物”）褪色。

（2）若用紫色葡萄味汽水做上述實驗，可以觀察到的現象是______。

（3）已知品紅溶液中有色物質微粒直徑d約為1.0 nm，結合猜想推測品紅溶液褪色的原因：活性炭孔隙直徑D_____（填“≥”或“≤”）d，有色物質的微粒被吸附在活性炭孔隙里，從而褪色。

（深入探究）小組同學對酸性KMnO4溶液的褪色產生興趣并繼續探究。

（4）KMnO4是自身見光分解了嗎？有同學發現高錳酸鉀溶液盛放在棕色試劑瓶中，而棕色試劑瓶用于盛放見光易分解的化學藥品，由此猜測高錳酸鉀溶液可能在進行實驗④時由于見光分解而褪色。小康同學設計了合理的對照實驗證明這個猜測不成立。

實驗方案：取20 mL相同濃度的酸性KMnO4溶液，______，放置相同時間，溶液顏色無明顯變化。

（5）KMnO4是與活性炭發生反應了嗎？

老師查閱文獻：活性炭能與酸性KMnO4溶液發生反應，生成幾乎無色的MnSO4，從而使溶液褪色。小組同學設計實驗：取實驗④出水口的溶液于試管中，向其中加入試劑X。預設觀察無色溶液是否變為紫紅色。則試劑X是______。

（實驗反思）

（6）活性炭使有色物質褪色時發生的變化可能有______（填“物理”或“化學”或“物理和化學”）變化。

Answer 1

【答案】有機物 紫色溶液褪為無色 ≥ 用無色透明玻璃瓶盛放 鉍酸鉀 物理和化學

【解析】

結果討論：

（1）品紅溶液、水果口味汽水、紅墨水等溶液中均含有有顏色的有機物，在上述實驗①~⑤中，品紅溶液、橙味汽水、紅墨水、酸性高錳酸鉀溶液均褪色，硫酸銅溶液不褪色，可看出活性炭更容易使有顏色的有機物褪色。

（2）紫色葡萄味汽水含有紫色有機物，若用紫色葡萄味汽水做上述實驗，可以觀察到的現象是紫色溶液褪為無色。

（3）已知品紅溶液中有色物質微粒直徑d約為1.0 nm，結合猜想推測品紅溶液褪色的原因：活性炭孔隙直徑D≥d，有色物質的微粒被吸附在活性炭孔隙里，從而褪色。

深入探究：

（4）取20 mL相同濃度的酸性高錳酸鉀溶液，用無色透明玻璃瓶盛放，放置相同時間，溶液顏色無明顯變化。

（5）MnSO4可以與鉍酸鉀反應生成紫紅色的KMnO4，取實驗④出水口的溶液于試管中，向其中加入試劑X，預設觀察無色溶液是否變為紫紅色，則試劑X是鉍酸鉀。

實驗反思：

（6）活性炭使有色物質褪色，活性炭也能與酸性KMnO4溶液發生反應，生成幾乎無色的MnSO4，發生的變化可能有物理和化學變化。