Question

19．小岳同學所在的學習小組對實驗室用過氧化氫溶液制O₂的知識做了全方位的探究，下面是他們的學習實錄：
（1）實驗發(fā)生裝置的探究學習：根據(jù)反應物的狀態(tài)，小岳從下列裝置中選擇了D作為生裝置，你認為他該選擇的收集裝置是E或G．

實驗填程中小岳發(fā)現(xiàn)，試管中產生了很多泡沫，甚至有些進入導氣管中．經過討論，該小組同學認為泡沫的產生可能有很多原因：可能是試管的橫截面積太小，氣泡不易破裂．你認為他們的猜測還可能有反應太快、雙氧水濃度太大．小岳改成了C，發(fā)現(xiàn)泡沫沒有了，但是反應的速率很快，很難對實驗進行控制．小晨建議將反應裝置換成B就可以了．小晨的理由是用分液漏斗可以控制雙氧水滴加的量．
（2）催化劑選擇的探究學習：
通過課堂上的學習，小靜了解到：MnO₂、土豆塊都可以做H₂O₂分解的催化劑，于是萌生了尋找適合催化劑的想法．通過查閱資料，小靜還了解到部分鹽（溶液）也能對過氧化氫的分解具有催化作用，如CuCl₂、CuSO₄等鹽（溶液）．于是小靜做了以下的探究．
①請你幫助她完成實驗報告：

實驗過程	實驗現(xiàn)象	實驗結論
在一支試管中加入5ml 6%的H2O2溶液，然后滴入適量的CuCl2溶液，把帶火星的木條伸入試管．		CuCl2溶液可以催化分解H2O2

②已知CuCl₂在水中可解離出Cu²⁺和Cl^-，同學們提出以下猜想：
小凱說：真正催化分解H₂O₂的是CuCl₂溶液中的H₂O：
小毅說：真正催化分解H₂O₂的是CuCl₂浴液中的Cu²⁺；
小留說：真正催化分解H₂O₂的是CuCl₂溶液中的Cl^-；
你認為最不可能的是小凱同學的猜想，理由雙氧水溶液中就含有水．
③同學們對余下的兩個猜想，用實驗進行了探究．請你仔細分析后填表：

實驗過程	實驗現(xiàn)象	實驗結論
在一支試管中加入5ml 6%的H2O2溶液，然后滴入適量的HCl溶液，把帶火星的木條伸入試管．	無明顯現(xiàn)象
再向這支試管中加入少量的CuCl2或CuSO4或CuO或Cu（OH）2等，并把帶火星的木條伸入試管．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)過氧化氫制取氧氣的反應原理是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，其中氧氣的密度比空氣略大，不易溶于水，判斷其收集裝置；泡沫產生的原因可從雙氧水濃度、氧氣密度、試管容積等方面考慮．從分液漏斗的優(yōu)點可知道，它可以控制滴入液體的速度即可控制反應的速率．
（2）真正起到催化作用的是鹽溶液中的金屬離子，不是酸根離子，也不是水，根據(jù)實驗現(xiàn)象或結論完成表格．

解答 解：過氧化氫制取氧氣的反應原理是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，其中氧氣的密度比空氣略大，不易溶于水．
（1）所以收集裝置應該用向上排空氣法或排水法，他該選擇的收集裝置是E或G．
泡沫產生可能的原因有：雙氧水濃度太大或氧氣密度比空氣大或試管容積太小或MnO₂較多（答出其中兩點即可，其他合理答案均可）．
反應裝置換成B，用分液漏斗可以控制雙氧水滴加的量，即可控制反應的速率．
（2）①根據(jù)所給的實驗結論可推出反應發(fā)生有氧氣生成，所以實驗現(xiàn)象為：帶火星的木條復燃．
②最不可能的是小凱同學的猜想，因為雙氧水溶液中就含有水．
③結合①②中得出的結論可知，起到催化作用的是鹽溶液中的金屬離子，不是酸根離子，根據(jù)此可依次填空：b、Cl^─不能催化分解H₂O₂；c、CuCl₂或CuSO₄或CuO或Cu（OH）₂等（其他合理答案也行）；d、帶火星木條復燃；e、Cu²⁺能催化分解H₂O₂．
故答案為
（1）E或G；反應太快、雙氧水濃度太大；用分液漏斗可以控制雙氧水滴加的量．
（2）①a、帶火星的木條復燃．
②小凱，雙氧水溶液中就含有水．
③b、Cl^─不能催化分解H₂O₂；
c、CuCl₂或CuSO₄或CuO或Cu（OH）₂等；
d、帶火星木條復燃；
e、Cu²⁺能催化分解H₂O₂．

點評 主要考查了常用氣體的性質，常用氣體的發(fā)生裝置和收集裝置與選取方法以及根據(jù)實驗結論或現(xiàn)象進行猜想和推理并探究結果的能力．培養(yǎng)了學生探究學習的能力．
實驗室制取氧氣和二氧化碳的反應原理和實驗裝置要掌握，這是兩個比較典型的實驗，具有代表性．氣體的收集裝置要根據(jù)所收集的氣體的密度大小，是否溶與水來判斷其收集方式以及收集裝置．一般情況下，不溶于水的采用“排水法”，密度比空氣大的可用“向上排空氣法”，密度比空氣小的可用“向下排空氣法”來收集氣體．