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题型:科学探究题 难度:0.4 引用次数:180 题号:5830166
某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验。
(1)催化剂的种类与过氧化氢溶液分解速率是否有关呢?甲设计以下对比实验:
Ⅰ.将3.0g 10%H2O2溶液与1.0g MnO2均匀混合;
Ⅱ.将x g 10%H2O2溶液与1.0g CuO均匀混合。
在相同温度下,比较两组实验产生O2的快慢。
Ⅰ中反应的化学方程式是_________________________
Ⅱ中x的值应为_____________g。
若Ⅰ产生氧气的速率比Ⅱ快,由此得出的实验结论是____________________
(2)乙探究了影响过氧化氢溶液分解速度的某种因素。实验数据记录如下:


过氧化氢溶液的质量

过氧化氢溶液的浓度

MnO2的质量

相同时间内产生O2体积

50.0g

1%

0.1g

9mL

50.0g

2%

0.1g

16mL

50.0g

4%

0.1g

31mL

本实验中,测量O2体积的装置是____________(填编号)。

实验结论:在相同条件下,___________________,过氧化氢溶液分解得越快。
(3)丙用如图2装置进行实验,通过比较相同时间内_________也能达到实验目的。

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【推荐1】某兴趣小组在制取氧气的实验过程中,有如下实验设计方案,该方案的实验目的是:探究氯酸钾和二氧化锰的质量比对反应速率的影响。
编号温度催化剂氯酸钾、二氧化锰的质量比生成1升氧气所需时间/s
实验Ⅰ400℃MnO21:1153
实验Ⅱ400℃MnO22:1240

小芳在实验时,误把氧化铜当作二氧化锰放入加热,结果发现也能较快产生氧气,于是进行如下探究:
猜想Ⅰ:除二氧化锰、氧化铜外,氧化铁(Fe2O3)也可以作氯酸钾分解的催化剂。
【设计实验】按下表进行实验,并测定开始产生气体时的温度(提示:开始产生气体的温度越低,表示反应速度越快)。
实验编号实验药品分解温度(℃)
氯酸钾580
氯酸钾和二氧化锰(质量比1︰1)350
氯酸钾和氧化铜(质量比1︰1)370
氯酸钾和氧化铁(质量比1︰1)390

【数据和结论】
(1)由实验_______与实验④对比,证明猜想合理;
(2)实验所用的三种物质中,催化效果最好的是_______
【反思】
若要证明氧化铁是该反应的催化剂,还需验证它在化学反应前后的_______________是否改变。
小林在实验时,联想到了渔民用过氧化钙(CaO2)增加鱼池中的含氧量,提出猜想Ⅱ。
猜想Ⅱ:过氧化钙与水反应可制取氧气。
实验装置实验主要过程
①检查装置气密性。
②加入过氧化钙和水后,有少量细小气泡缓慢放出,在导管口几乎收集不到气体。该装置放置到第二天,集气瓶中只收集到极少量气体,振荡试管后仍有少量细小气泡缓慢放出。

实验结论:过氧化钙与水反应可制取氧气。
【分析与反思】
同学们对过氧化钙与水反应的生成物猜想如下:①氢氧化钙和氧气②碳酸钙和氧气
你认为猜想______(填序号)一定是错误的,理由是________,过氧化钙与水反应虽然没有快速收集到大量氧气,但过氧化钙在水中持续、缓慢放出氧气,因此小林认为渔民用过氧化钙做增氧剂。写出此反应的符号表达式________
【计算】
该兴趣小组的同学们购得用于增氧的过氧化钙产品(杂质不含钙元素),标签如图所示。试计算:

(1)过氧化钙的相对分子质量为_______
(2)该产品中过氧化钙的质量分数至少为______
(3)小组同学将3g某物质在制得的足量氧气中充分燃烧生成4.4g二氧化碳和1.8g水,求该物质中各元素的原子个数比(写出计算过程)。______
2019-11-09更新 | 104次组卷
科学探究题 | 较难 (0.4)
【推荐2】某化学兴趣小组对如下两个实验进行了探究:
【实验一】某兴趣小组的同学利用图1所示装置对氯酸钾制氧气进行了深入的探究学习。
查阅资料:①氯酸钾的熔点约为356℃,二氧化锰的分解温度约为535℃。用酒精灯给物质加热,受热物质的温度一般约为400℃左右;②氯酸钾分解时,传感器得到氧气浓度随温度的变化示意图(图2)及不同配比时氧气浓度随温度的变化示意图如图3。
   
(1)分析图2,氯酸钾熔点______(填“高于”、“等于”或“低于”)其分解温度。
(2)在老师的指导下,该小组同学继续进行深入探究。以氧气的体积分数为纵坐标,温度为横坐标,得到图3所示曲线(图中的“1:2”、“1:1”、“2:1”、“3:1”、“4:1”、“5:1”指氯酸钾和二氧化锰的质量比)。根据图3,在上述氯酸钾和二氧化锰的质量比中,两者质量比为______,氯酸钾分解温度最低。氯酸钾分解温度随物质配比变化的规律是______
(3)为证实二氧化锰的催化作用,小组同学利用图4装置进行实验,步骤如下:
   
步骤Ⅰ:______
步骤Ⅱ:按照图4装入药品;
步骤Ⅲ:加热右侧支管,用带火星的木条在导管口
检验生成的气体;
步骤Ⅳ:冷却后,将装置倾斜,使左侧支管中的药品进入右侧支管,
再加热右侧支管,用带火星的木条在导管口检验生成的气体。
【实验现象】步骤Ⅲ和步骤Ⅳ中,一段时间后都能观察到带火星的木条复燃,但木条复燃更快的是______(选填“步骤Ⅲ”或“步骤Ⅳ”)。
【交流反思】要想确认分解氯酸钾制取氧气的反应中二氧化锰是催化剂,还需通过实验证明二氧化锰的____________在反应前后都没有发生变化。
【实验二】该兴趣小组还利用压强传感器,对二氧化锰、氧化铜、氧化铁、氧化铬四种金属氧化物中哪一种更适宜作过氧化氢制取氧气的催化剂,做了如下数字化实验探究。
实验方案如下:
Ⅰ、用二氧化锰、氧化铜、氧化铁、氧化铬四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合,滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球备用。
Ⅱ、取30粒含有二氧化锰海藻酸钠微球,采用图3装置进行实验。改用其他三种微球,分别重复上述实验,得到锥形瓶内压强随时间变化的曲线图如图5。
   
(4)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因是控制______相同。
(5)从实验曲线看,催化效果较好、反应温和的催化剂是______
2023-10-13更新 | 42次组卷
科学探究题 | 较难 (0.4)
【推荐3】下列是实验室制取氧气有关问题的探究,请按要求完成填空:
【探究一】小亮发现:收集的氧气占集气瓶容积的60%(空气占40%)时,能使带火星的木条复燃,那么,使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢?小亮对此展开探究:
第一组实验:取5只集气瓶,编号为①、②、③、④、⑤,分别装入其总容积10%、20%、30%、40%、50%的水。用排水法收集氧气,恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的木条依次插入①—⑤号瓶中,记录实验现象。
小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验,三组实验的数据和现象见下表。
第一组第二组第三组
集气瓶编号
收集的O2占容积的体积分数(%)1020304050313335373934
带火星木条的状况微亮很亮复燃复燃很亮很亮复燃复燃复燃很亮

根据实验回答下列问题:
(1)由上述实验推测,用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠_______(填“是”或“否”)。
(2)由实验可知,收集的氧气占容积的体积分数最低为_______%时,可使带火星的木条复燃,这时集气瓶中氧气的体积分数=_______%(结果保留整数)。(提示:瓶中氧气的体积分数=收集的氧气容积的体积分数+瓶中空气占容积的体积分数×21%)
【探究二】化学兴趣小组在老师指导下,进行了“影响双氧水分解因素”的实验。以下是探究影响化学反应快慢因素的相关数据(常温通常指20℃:“浓度”指溶质的质量分数)
实验序号过氧化氢溶液浓度%过氧化氢溶液质量/g温度/℃二氧化锰用量/g氧气体积/mL反应所需时间/s
512200.212511
3012200.21252
301240/125148
301290/12582

(1)由上述实验可知,实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是:温度为_______℃,过氧化氢的浓度为_______,二氧化锰_______(填“有”或“无”)。
(2)实验中除了量筒外,还需要用到的测量仪器有:_______
【探究三】二氧化锰可作过氧化氢分解的催化剂,兴趣小组的同学想探究过氧化氢分解有没有其他催化剂。
【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂?如果能,其催化效果如何?
【实验探究】
实验步骤实验现象
Ⅰ.分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中,向A试管中加入1g氧化铁粉末,并分别在A、B两支试管中插入带火星的木条,观察现象A试管中产生气泡,带火星的木条复燃,B试管中无明显现象
Ⅱ.待A试管中没有现象发生时,重新加入过氧化氢溶液,并把带火星的木条伸入试管,如此反复多次试验,观察现象试管中均产生气泡,带火星的木条均复燃
Ⅲ.将实验Ⅱ中的剩余物小心过滤,并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量,所得固体质量为ag
Ⅳ.分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D两支试管中,向C试管中加入1g氧化铁粉末,向D试管中加入bg二氧化锰粉末,观察现象

【实验结论】
实验Ⅰ证明氧化铁可以加速双氧水的分解,实验Ⅱ证明氧化铁的_______在反应前后没有发生变化,实验Ⅲ中如果a=_______g,则证明氧化铁的_______在反应前后没有发生变化,由上述实验证明氧化铁可以作过氧化氢分解的催化剂。
【实验评价】
实验设计Ⅳ的目的是_______,其中b=_______g。若实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快,由此你可以得到的结论是_______
2021-04-05更新 | 151次组卷
共计 平均难度:一般