Question

【題目】在過氧化氫溶液的分解反應中，某化學興趣小組發現：除了二氧化錳，硫酸銅溶液也能對H2O2的分解起催化作用。對此，他們進行了有關探究。

（提出問題）CuSO4溶液是混合物，是其中哪一種成分起到了催化作用呢？

（查閱資料）①稀硫酸中主要含有H2O、H+、SO42三種微粒。

②CuSO4溶液中主要含有H2O、Cu2+、SO42三種微粒。

（作出猜想）根據以上信息，同學們作出了如下三個猜想：

Ⅰ：SO42催化分解H2O2 Ⅱ：Cu2+催化分解H2O2 Ⅲ：H2O催化分解H2O2

（1）其中，明顯不合理的是_______（填序號），理由是_______。

（實驗驗證）

（2）為了驗證自己的猜想，同學們設計了如下兩個實驗（所取H2O2溶液的濃度相同）：

操作	現象	結論
取5 mL H2O2溶液于試管中，滴入少量的稀硫酸，伸入帶火星的木條	_______	SO42對H2O2的分解不起催化作用
_______	產生大量氣泡，帶火星的木條復燃	_______

（實驗拓展）

實驗一：用圖甲裝置探究影響H2O2分解速率的因素，得到圖乙、圖丙所示曲線（在等溫條件下，產生氧氣體積與裝置內壓強成正比，反應放熱忽略不計）。

（3）寫出圖甲中反應的化學方程式_______。

（4）圖乙是“0.1 g MnO2與不同體積的3% H2O2溶液混合”的實驗結果，從圖中可以看出_______。

（5）圖丙是用“8 mL濃度為3%的H2O2溶液與不同質量的MnO2混合”時，所得到的曲線，通過該曲線可以得到的結論是_______。

實驗二：用圖丁裝置探究氧氣的濃度對燃燒的影響。點燃蠟燭后立即塞緊橡皮塞，待蠟燭熄滅后，將滴管中的水全部滴入瓶中，鋁盒中的白磷燃燒。

（6）白磷燃燒的主要現象是_______。

（7）由“蠟燭熄滅，白磷燃燒”可得出的結論是_______。

（8）滴入水后白磷燃燒的原因是_______。

Answer 1

【答案】Ⅲ H2O2溶液中就含有H2O，但并未加快產生氣泡的速率 無明顯氣泡，帶火星木條未復燃 取5 mL H2O2溶液于試管中，滴入少量CuSO4溶液，伸入帶火星木條 Cu2+對H2O2的分解起催化作用（或猜想Ⅱ正確） 2H2O2 2H2O + O2↑（催化劑可寫為“MnO2”） 過氧化氫用量越多，產生氧氣越多（或其它合理答案） MnO2的質量越大，產生氧氣的速率越快（或其它合理答案） 產生白煙，放出熱量 蠟燭燃燒所需氧氣濃度比白磷燃燒所需氧氣濃度要高（或蠟燭熄滅后，集氣瓶中仍有氧氣） 生石灰與水反應放熱，使溫度達到了白磷著火點

【解析】

（1）猜想Ⅲ不可能的原因是H2O2中本來就有水，但沒有加快產生氣泡；

（2）滴入稀硫酸的目的是提供氯離子，結果木條沒復燃，說明不是SO42起的催化作用；在排除了SO42、H2O的干擾后，顯然是Cu2+的作用，通過模仿實驗一的方案設計可以選出加入的物質是CuSO4溶液，能夠提供銅離子，進一步驗證是Cu2+起的催化作用；

（3）裝置甲中過氧化氫在二氧化錳的催化作用下反應生成水和氧氣，發生反應的化學方程式為：2H2O2 2H2O + O2↑；

（4）圖1乙是“0.1gMnO2與不同體積的3%H2O2溶液混合”的實驗結果，從圖中可以看出過氧化氫溶液越多，產生氧氣越多；

（5）圖丙是用“8mL濃度為3%的H2O2溶液與不同質量的MnO2混合”時，所得到的曲線，通過該曲線可知，在過氧化氫溶液的質量與濃度相同的條件下，二氧化錳的質量越大，生成氧氣的速率越快；

（6）白磷燃燒，放出熱量的同時產生了白煙；

（7）蠟燭熄滅后，白磷仍然能夠在集氣瓶中燃燒，說明蠟燭熄滅后，集氣瓶中仍然含有氧氣；

（8）在該實驗中，生石灰的主要作用是：生石灰與水反應放出大量的熱，溫度達到了白磷的著火點，引燃白磷。