Question

5．小明和同學用H₂O₂溶液制取氧氣時，錯將KMnO₄固體當成二氧化錳放入了H₂O₂溶液中，結果也發現溶液中迅速產生氣泡．小明想：放出的氣體是氧氣嗎？高錳酸鉀是H₂O₂分解的催化劑嗎？
（1）實驗室常用H₂O₂分解來制取氧氣，其化學方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）他們先進行如圖1實驗，發現KMnO₄固體剛放入H₂O₂溶液時溶液呈紫紅色但迅速褪去，同時產生大量氣泡，試管中出現大量白霧，待反應結束后，溶液為無色同時可見黑色固體沉淀．

①他們證明產生的氣體是氧氣的方法是用帶火星的木條伸入試管口，觀察木條能復燃，則證明是氧氣．
②他們認為KMnO₄固體不是催化劑，所依據的實驗現象是待反應結束后，溶液為無色同時可見黑色固體沉淀．
（3）他們繼續按如圖2流程實驗：
①X操作時除了要用到燒杯、鐵架臺（帶鐵圈）、漏斗外，還需要用到的玻璃儀器是玻璃棒．
②如將實驗得到的黑色固體再放到另一支盛有2ml5%的H₂O₂溶液的試管中，同樣可以看到產生氣泡，且黑色固體不變．根據實驗現象結合質量守恒定律，他們推知該黑色固體是MnO₂（寫化學式）．

Answer 1

分析 （1）根據實驗室用過氧化氫和二氧化錳制氧氣，寫出反應的方程式；
（2）①根據氧氣的性質及驗滿的方法分析；
②根據實驗的現象及催化劑的定義；
（3）①根據分離難溶性固體和液體用過濾的方法結合過濾需要的儀器進行分析；
②根據實驗現象結合常用的催化劑分析．

解答 解：（1）實驗室用過氧化氫和二氧化錳制氧氣，同時生成了水，反應的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）①由于氧氣具有助燃性，證明產生的氣體是氧氣的方法是：用帶火星的木條伸入試管口，觀察木條能復燃，則證明是氧氣；
②待反應結束后，溶液為無色同時可見黑色固體沉淀，不符合催化劑的定義，因為高錳酸鉀物質本身發生了改變；
（3）①分離難溶性固體和液體用過濾，過濾需要的儀器有燒杯、鐵架臺（帶鐵圈）、漏斗、玻璃棒；
②黑色固體再放到另一支盛有2mL 5%的H₂O₂溶液的試管中，同樣可以看到產生氣泡，且黑色固體不變，因此該固體是二氧化錳，做為催化劑，化學式是：MnO₂；
故答為：（1）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2₂O+O₂↑； （2）①用帶火星的木條伸入試管口，觀察木條能復燃，則證明是氧氣；②待反應結束后，溶液為無色同時可見黑色固體沉淀；（3）①玻璃棒；②MnO₂．

點評 本題考查了有關催化劑的探究，明確催化劑在反應中的作用，催化劑只能改變反應物的速度，不能改變生成物的量，結合實驗現象進行分析得出結論．