Question

17．研究和控制化學(xué)反應(yīng)條件有重要意義．
（1）甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)誤把CuO粉末當(dāng)成MnO₂放入雙氧水中，發(fā)現(xiàn)也有大量氣泡產(chǎn)生，他意識(shí)到這個(gè)錯(cuò)誤后，聯(lián)想到MnO₂可作為H₂O₂分解的催化劑，那么CuO能否作為H₂O₂分解的催化劑呢？
【提出猜想】CuO能作為H₂O₂分解的催化劑．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】甲同學(xué)依次設(shè)計(jì)了三個(gè)實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)一：取一定量的H₂O₂溶液于試管中，觀察到有極少量氣泡產(chǎn)生，伸入帶火星的木條，沒(méi)有復(fù)燃．說(shuō)明H₂O₂溶液常溫下緩慢分解．
實(shí)驗(yàn)二：在實(shí)驗(yàn)一的試管中加入WgCuO粉末，有大量氣泡產(chǎn)生，然后伸入帶火星的木條，木條復(fù)燃．說(shuō)明CuO能（選填“能”或“不能”）加快H₂O₂的分解．
實(shí)驗(yàn)三：待反應(yīng)結(jié)束后，將試管里的不溶物濾出，并洗滌、干燥、稱(chēng)量，固體質(zhì)量仍為Wg．說(shuō)明CuO在該化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量不變．

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】甲同學(xué)認(rèn)為，CuO粉末可以作為H₂O₂分解的催化劑．寫(xiě)出該反應(yīng)的反應(yīng)式2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【反思評(píng)價(jià)】乙同學(xué)認(rèn)為要證明甲同學(xué)的結(jié)論正確，僅做這三個(gè)實(shí)驗(yàn)還不充分，需要再補(bǔ)充一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)．即驗(yàn)證反應(yīng)前后CuO的化學(xué)性質(zhì)是否改變．
【拓展應(yīng)用】為探究影響H₂O₂溶液分解速率的因素，丙同學(xué)選擇了A和B兩種催化劑進(jìn)行了以下對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
         用足量等體積H₂O₂溶液制取并收集一瓶O₂所需的時(shí)間（分鐘）

編號(hào)	濃度 催化劑	30%H2O2	15%H2O2	5%H2O2
1	5gA	0.2	0.8	2.0
2	xgB	7.0	9.0	16.0

表中x的值應(yīng)為5．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①在相同條件下使用A作催化劑，雙氧水分解得更快；
②其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產(chǎn)生氧氣的速率越快．
（2）乙同學(xué)通過(guò)查閱資料得知，雙氧水在70℃以上會(huì)較快分解產(chǎn)生氧氣，為了驗(yàn)證加熱雙氧水也可以制取氧氣，同學(xué)們用圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置已確定氣密性良好．實(shí)驗(yàn)中觀察到試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡，但將帶火星的木條放在導(dǎo)管口沒(méi)有復(fù)燃，他經(jīng)過(guò)思考分析，可能的原因是反應(yīng)生成的氧氣中混有大量的水蒸氣，于是對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)果得出了正確的結(jié)論．
乙同學(xué)怎樣改進(jìn)才能檢驗(yàn)出氧氣生成？用排水法收集氧氣并檢驗(yàn)．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】根據(jù)催化劑的特點(diǎn)去分析該題，催化劑的特點(diǎn)：催化劑只改變反應(yīng)速率，但本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】分析題干反應(yīng)，寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
【反思評(píng)價(jià)】根據(jù)催化劑的特點(diǎn)結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)去分析應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)；
【拓展】（1）根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知相同條件下，A的催化效果比B好（或相同條件下，H₂O₂濃度越大，反應(yīng)越快）進(jìn)行解答．
（2）根據(jù)在加熱雙氧水的過(guò)程中一定會(huì)有水蒸氣散出，使收集的氧氣不純及收集純凈氣體的方法進(jìn)行分析．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】實(shí)驗(yàn)一：帶火星的木條沒(méi)有復(fù)燃．說(shuō)明產(chǎn)生的氧氣的量少；
實(shí)驗(yàn)二：木條立即復(fù)燃，說(shuō)明氧化銅加入后能加快過(guò)氧化氫的分解；
實(shí)驗(yàn)三：固體質(zhì)量仍為Wg，說(shuō)明反應(yīng)前后氧化銅的質(zhì)量不變．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】氧化銅粉末可以作為H₂O₂分解的催化劑．該反應(yīng)的反應(yīng)式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【反思評(píng)價(jià)】要證明氧化銅是過(guò)氧化氫的分解反應(yīng)的催化劑，還需要驗(yàn)證氧化銅的化學(xué)性質(zhì)不變．所以，要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是：將得到的固體加入過(guò)氧化氫溶液中，有氣泡產(chǎn)生，將帶火星的木條放在試管口，木條復(fù)燃，說(shuō)明氧化銅的化學(xué)性質(zhì)不變．
【拓展】（1）表中x的值應(yīng)為5；分析表格數(shù)據(jù)可知：當(dāng)雙氧水濃度相同時(shí)，向其中加入等質(zhì)量的A和B，發(fā)現(xiàn)生成等量的氧氣所需要的時(shí)間是不同的，加A的雙氧水產(chǎn)生氧氣的速率快；由此得出的結(jié)論是：相同條件下，A的催化效果比B好（或其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產(chǎn)生氧氣的速率越快）；
（2）在加熱雙氧水的過(guò)程中一定會(huì)有水蒸氣散出，使收集的氧氣不純，所以將帶火星的木條放在導(dǎo)管口沒(méi)有復(fù)燃；為收集到較純凈的氧氣，可以采用排水法收集．
故答為：
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】實(shí)驗(yàn)二：能；實(shí)驗(yàn)三：質(zhì)量；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【反思評(píng)價(jià)】化學(xué)性質(zhì)；
【拓展】（1）5；A；其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產(chǎn)生氧氣的速率越快；
（2）水蒸氣，用排水法收集氧氣并檢驗(yàn)．

點(diǎn)評(píng) 此題屬于實(shí)驗(yàn)探究題，作此題時(shí)要抓住催化劑的特點(diǎn)，理清思路，不要漏掉實(shí)驗(yàn)步驟．