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题型:科学探究题 难度:0.65 引用次数:103 题号:22239958
春节时家里人给爷爷买了一台便携式制氧器,如图1所示。小明很感兴趣,与同学们开启了探究学习之旅。
【提出问题】该制氧器的工作原理是什么?
【阅读说明书】如图2所示:

【交流讨论】
(1)联想实验室制取氧气的反应原理,根据反应条件,确定A剂不是氯酸钾或高锰酸钾。根据A剂的_________________,确定A剂不是过氧化氢溶液。
【查阅资料】白色颗粒过碳酸钠(化学式2Na2CO3·3H2O2)溶于水时,分解生成碳酸钠(Na2CO3)和过氧化氢,是很好的固体氧释放剂。
【作出猜想】
(2)A剂可能是过碳酸钠,将其放入水中时,生成碳酸钠和过氧化氢。B剂是二氧化锰,它在过氧化氢分解时起_________________作用。
【实验验证】
(3)选择图3所示仪器中的__________(填字母),组装好气体发生装置,依次加入过碳酸钠、水和二氧化锰,有大量气泡生成。

(4)用排水法收集产生的气体并用带火星的木条检验,证明产生的气体是氧气。这其中利用了氧气的物理性质和化学性质分别是______________
(5)向反应后的溶液中,滴加稀盐酸产生气体,气体能使澄清石灰水变浑浊,证明溶液中含有碳酸钠。写出气体使澄清石灰水变浑浊的化学方程式:____________
使用制氧器中的A剂和B剂代替过碳酸钠和二氧化锰重复进行上述(1)~(3)步实验,发现实验现象完全相同,证明猜想正确。
【反思应用】
(6)该制氧机配备的湿化瓶装置,类似于图4,在人吸氧时方便观察到瓶中的气泡。关于该装置,下列说法错误的是_________________(填字母)。
A.b导管连接制氧机B.b导管连接人吸氧气的鼻塞
C.使用该装置可以观测是否有氧气输出D.使用该装置可以观测氧气输出的速率

(7)若自己设计制作简易的家用制氧机时,除需考虑反应原理、方法、材料等的选择外,还需考虑很多方面的因素,例如:_________________(写一条)。

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解题方法
【推荐1】某研究小组发现,将适量淀粉放入过氧化氢溶液中,过氧化氢溶液的分解速率加快。对于此现象,该小组同学进行了如下探究:
【提出问题】淀粉能否作过氧化氢分解的催化剂?
【做出猜想】淀粉能作过氧化氢分解的催化剂。
【实验验证】
实验步骤实验现象结论及解释
I.A中无明显现象,B产生大量气泡,带火星木条复燃B中产生的气体是_______
Ⅱ.向B试管中重新加入5%的过氧化氢溶液,反应停止后过滤、洗涤、干燥、称量滤渣B中带火星木条又复燃滤渣质量为___淀粉的________在反应前后均没有发生变化,能作过氧化氢分解的催化剂
(1)B中过氧化氢分解的文字表达式:_________
(2)保持过氧化氢化学性质的最小粒子是_______,过氧化氢分解时变化的最小粒子是_____
【实验拓展】
设计了如图所示装置对比淀粉与二氧化锰的催化效果,实验均以生成25mL气体为准,其他可能的影响因素忽略不计,相关数据见表:
实验编号3%过氧化氢溶液的体积其他物质质量待测数据
20mL淀粉 0.5ga
20mL二氧化锰0.5g b
(3)上述实验中“待测数据”是指_____;若a>b,则可得出的结论是________
【拓展探究】
(4)某兴趣小组如图进行了几组实验,取几只容积完全相同的集气瓶,分别装入不同体积的水。用排水法收集氧气,恰好把几只集气瓶中的水排去。然后将带火星的木条依次插入集气瓶中,发现当集气瓶预装水体积分数最低为35%时,木条复燃。这时集气瓶中氧气的体积分数是_________。(计算结果保留一位小数),以上实验证明用带火星的木条检验氧气是否纯净的做法是否可靠________(填“是”或“否”)。
2022-10-14更新 | 175次组卷
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【推荐2】实验学校的同学们在学习了催化剂的知识后提出:氧化铁固体(Fe2O3,难溶于水)在双氧水制氧气的反应中能否起到类似二氧化锰的催化作用呢?于是进行了以下探究:
【猜想】
Ⅰ、Fe2O3既不是催化剂,也不是反应物,反应前后质量和化学性质不变;
Ⅱ、Fe2O3是反应物,要生成O2,反应前后质量和化学性质要改变;
Ⅲ、Fe2O3是该反应的催化剂,反应前后 ____________
【实验】用天平称量1g Fe2O3固体,取10mL10%的双氧水于试管中,进行实验:

(1)实验过程中记录现象如下:
步骤①现象步骤③现象步骤⑥结论
无明显变化___________称得固体质量为1g猜想Ⅲ成立.

(2)老师指出上述实验不能证明Fe2O3是该反应的催化剂,理由是 __________
A、只有二氧化锰能起催化作用 B、未验证回收的固体是否仍是Fe2O3
C、未验证回收的固体的物理性质 D、未验证Fe2O3是否改变反应速率
(3)Fe2O3催化分解双氧水的化学反应式为 ____________
(4)步骤③中,试管中各物质质量随反应时间t变化曲线正确的是 _________
2018-10-31更新 | 81次组卷
科学探究题 | 适中 (0.65)
解题方法
【推荐3】催化剂可显著提高反应效率,二氧化锰是常见的催化剂。
(1)实验室用H2O2溶液制取氧气,常用MnO2作催化剂,反应的化学方程式是________________________;用排水法收集氧气,是因为氧气_______溶于水。
(2)FeCl3对H2O2分解也有催化作用。为比较MnO2和FeCl3对H2O2分解快慢的不同影响,用下图左侧装置进行实验:启动传感器,注入H2O2溶液。氧气体积分数随时间变化情况如下:

①初始时氧气的体积分数不为0,原因是____________________________________
②使H2O2分解较快的催化剂是________(填MnO2或FeCl3)。判断依据是____________________________
③用5% H2O2溶液制取氧气,若采用下图所示装置进行实验,上述两种催化剂中较为合适的是___________

2023-04-05更新 | 210次组卷
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