Question

5．化學興趣小組的同學對“二氧化錳在過氧化氫分解前后的質量和化學性質沒有改變”這一結論產生了興趣，決定進行親身驗證．

【查閱資料】①過濾是將不溶于水的固體和液體分離開的操作，二氧化錳不溶于水．
②在一定范圍內，溫度升高，化學反應的速率會加快．
【初步驗證】小華提出先用電子天平稱量1.0g的二氧化錳，然后將其與過氧化氫溶液中，請寫出該反應的文字表達式過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣，待反應結束后，過濾，洗滌，再進行二次稱量，結果發現所得數據大于1.0g，原因可能是沒有干燥二氧化錳．
【實驗改進】小強針對上述原因，提出烘干后再稱量的方案，結果得到了準確的實驗結論，與此同時，老師引導同學們可以嘗試蒸發的方法，結果也得到了相同的結果．由此我們得出的實驗結論是二氧化錳在反應前后質量不變．
【深入探究】對于二氧化錳在反應前后化學性質沒有改變的驗證，小兵提出可以直接向剛蒸干的二氧化錳中滴入過氧化氫溶液，若能觀察到仍有產生大量氣泡的現象，就可以得出結論．但小芳對此產生了異議，她的理由是剛蒸干的二氧化錳溫度較高，能夠加快過氧化氫的分解速率．（已確認產生的氣體為氧氣）
【實驗反思】在過氧化氫制取氧氣的過程中，二氧化錳的確起到了加快過氧化氫分解的作用，那么有沒有別的方法也能起到這一效果呢？對此，興趣小組的同學們展開了激烈的討論，并最終設計出了如圖甲所示的裝置．
（1）此裝置能較快收集到氧氣的理論依據是在一定范圍內，溫度升高，化學反應的速率會加快．
（2）課堂上同學們利用如圖甲所示裝置做功氧化氫制取氧氣的實驗時，用帶火星的木條檢驗氧氣，卻發現帶火星的木條很難復燃，這又是為什么呢？此時氧氣中混有大量水蒸氣，很難使帶火星的木條復燃．
（3）針對這一異�，F象，興趣小組的同學們去請教了老師，老師在思考以后，決定對甲裝置進行改進，如乙圖所示，發現帶火星的木條較易復燃（圖中的加熱裝置已略去）．
【交流與討論】
（4）興趣小組的同學們受到啟發，在查閱了相關資料后，又共同設計處了圖丙所示的裝置，發現帶火星的木條也易復燃（圖中的加熱裝置已略去），根據圖乙裝置的啟示，請你分析濃硫酸的作用可能是吸收水蒸氣．
（5）你還能寫出實驗室用二氧化錳作為催化劑來制取氧氣的其他反應的文字表達式嗎？氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣．
（6）再加熱過氧化氫溶液制取氧氣的過程中，加熱的溫度與集氣瓶中氧氣的體積分數之間存在聯系（如曲線圖所示），若能使帶火星的木條復燃所需的氧氣的體積分數最低為49%（只考慮氧氣的體積分數對實驗結果的影響），現欲使帶火星的木條復燃，應將加熱過氧化氫溶液的最高溫度控制在81℃．

Answer 1

分析 催化劑能夠改變化學反應的速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都不變；
過氧化氫在二氧化錳催化作用下分解生成水和氧氣；
氯酸鉀在二氧化錳催化作用下受熱分解生成氯化鉀和氧氣．

解答 解：【初步驗證】
過氧化氫在二氧化錳催化作用下分解生成水和氧氣，反應的文字表達式為：過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣；
待反應結束后，過濾，洗滌，再進行二次稱量，結果發現所得數據大于1.0g，原因可能是沒有干燥二氧化錳，導致二氧化錳表面附著了一定量的水．
故填：過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣；沒有干燥二氧化錳．
【實驗改進】
小強針對上述原因，提出烘干后再稱量的方案，結果得到了準確的實驗結論，與此同時，老師引導同學們可以嘗試蒸發的方法，結果也得到了相同的結果，即二氧化錳在反應前后質量不變．
故填：二氧化錳在反應前后質量不變．
【深入探究】
對于二氧化錳在反應前后化學性質沒有改變的驗證，小兵提出可以直接向剛蒸干的二氧化錳中滴入過氧化氫溶液，若能觀察到仍然產生大量氣泡，就可以得出結論，但小芳對此產生了異議，她的理由是：剛蒸干的二氧化錳溫度較高，能夠加快過氧化氫的分解速率．
故填：產生大量氣泡；剛蒸干的二氧化錳溫度較高，能夠加快過氧化氫的分解速率．
【實驗反思】
（1）此裝置能較快收集到氧氣的理論依據是：在一定范圍內，溫度升高，化學反應的速率會加快．
故填：在一定范圍內，溫度升高，化學反應的速率會加快．
（2）利用如圖甲所示裝置做過氧化氫制取氧氣的實驗時，用帶火星的木條檢驗氧氣，卻發現帶火星的木條很難復燃，這是因為此時氧氣中混有大量水蒸氣，很難使帶火星的木條復燃．
故填：此時氧氣中混有大量水蒸氣，很難使帶火星的木條復燃．
【交流與討論】
（4）興趣小組的同學們受到啟發，在查閱了相關資料后，又共同設計處了圖丙所示的裝置，發現帶火星的木條也易復燃（圖中的加熱裝置已略去），
由圖乙裝置可知，冷水是為了降低溫度使水蒸氣液化，從而使氧氣更純凈一些，因此濃硫酸的作用可能是吸收水蒸氣．
故填：吸收水蒸氣．
（5）實驗室用二氧化錳作為催化劑時，可以用氯酸鉀反應制取氧氣，氯酸鉀在二氧化錳催化作用下受熱分解生成氯化鉀和氧氣，反應的文字表達式為：氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣．
故填：氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣．
（6）由圖中可知，氧氣的體積分數為49%時，溫度約為81℃，因此欲使帶火星的木條復燃，應將加熱過氧化氫溶液的最高溫度控制在81℃．
故填：81．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．