Question

科學興趣小組學習了二氧化錳（MnO₂）催化分解過氧化氫的實驗后，進行如下實驗．

（一）選擇裝置并檢查氣密性．
（二）稱取0.1克的二氧化錳粉末加入容器中．
（三）量取50毫升溶質質量分數約10%的過氧化氫溶液加入容器中，記錄一定時間內收集到的氣體體積．
（四）改變二氧化錳的質量，重復上述實驗，記錄數據如下．

時間/秒	生成氧氣的體積/毫升
	0.1克MnO2	0.2克MnO2	0.3克MnO2	0.4克MnO2
40	49	61	75	86
80	77	87	90	92
120	89	92	92	92
160	92	92	92	92

（1）寫出本實驗的化學方程式______．隨著反應的進行，溶液中______（填寫化學式）在不斷地減少、溶劑在不斷地______（填增多、減少、不變）．
（2）本實驗探究的問題是______．
（3）實驗中除了量筒外，還需要用到的測量儀器有______．
（4）為完成本實驗，應選擇右上圖圖氣體發生和收集裝置中的組合是______（選
填序號）．你選擇的氣體發生裝置的理由是______．
（5）在40秒時，通過四組數據分析，你得出的結論是______．
（6）若實驗前加入MnO₂ 0.1g，實驗后經過濾、洗滌、干燥、稱量，MnO₂質量為______g．
請設計實驗證明該MnO₂的化學性質在反應前后沒有改變______．

Answer 1

解：（1）反應物是過氧化氫寫在等號的左邊，生成物是水和氧氣寫在等號的右邊，用觀察法配平，所以方程式是：2H₂O₂2H₂O+O₂↑，由于在反應中過氧化氫屬于反應物，在不斷的消耗，所以質量在不斷減少；生成物是水和氧氣，所以溶液中的溶劑水在不斷增加；
（2）從題干中提供的信息可知，所用過氧化氫溶液的量和質量分數都是相同的，只是三次加入的二氧化錳的量不同，并且記錄了在不同量二氧化錳的條件下，不同時間生成的氧氣的量．可見此實驗探究達到問題是：二氧化錳的質量對過氧化氫分解快慢的影響．
（3）實驗中要稱取二氧化錳，所以要用到天平；并要計時，所以用秒表．
（4）過氧化氫溶液和二氧化錳反應是固體和液體的不加熱反應，可用裝置②完成；氧氣密度大于空氣密度，并且不易溶于水，所以可用向上排空氣法和排水法收集，要記錄一定時間內收集到的氣體體積，所以用②⑤合適．
（5）在40秒時，通過觀察在該時間內生成氧氣的體積數值比較可知，MnO₂的質量愈多，H₂O₂分解速率愈大；
（6）催化劑反應前后質量不變，所以實驗后經過濾、洗滌、干燥、稱量，MnO₂質量仍然為0.1g；從過氧化氫分解后的混合物中回收二氧化錳，再將其放在氯酸鉀中加熱，利用帶火星的木條檢驗生成氧氣的快慢．所以取少量相同質量的氯酸鉀于試管中，并向其中的一支試管中加入上述MnO₂拌和．同時加熱兩支試管并在試管的上方各放帶火星（燃著）的木棒，若盛放MnO₂的試管上方的木棒先復燃（燃燒的更旺），則可證明MnO₂的化學性質不變．
故答案為：（1）2H₂O₂2H₂O+O₂↑； H₂O₂；增多；（2）二氧化錳的質量對過氧化氫分解快慢的影響；（3）天平、停表（或秒表）；（4）②⑤；反應物的狀態（固體和液體）且不加熱；（5）在該時間內，MnO₂的質量愈多，H₂O₂分解速率愈大（MnO₂催化效果愈好）（6）0.1；取少量相同質量的氯酸鉀于試管中，并向其中的一支試管中加入上述MnO₂拌和．同時加熱兩支試管并在試管的上方各放帶火星（燃著）的木棒，若盛放MnO₂的試管上方的木棒先復燃（燃燒的更旺），則可證明MnO₂的化學性質不變．
分析：（1）根據反應方程式的書寫方法和反應中反應物在減少，生成物在增加考慮；
（2）根據（二）、（三）所用物質和（四）中提供的數據進行推測；
（3）根據實驗中要稱取二氧化錳，并要計時分析所需測量儀器；
（4）根據過氧化氫溶液和二氧化錳反應是固體和液體的不加熱反應選擇發生裝置；根據氧氣的密度和溶水性選擇收集裝置；
（5）根據在該時間內生成氧氣的體積數值比較考慮；
（6）根據催化劑反應前后質量不變考慮，根據催化劑的重復使用性考慮．
點評：催化劑是一種物質，在化學反應里能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化的物質叫做催化劑，又叫觸媒．