Question

2．過氧化氫，熔點-0.41℃．沸點150.2℃．無色透明液體，溶于水、醇、乙醚．具有較強的氧化能力，為強氧化劑．當遇熱、光、粗糙表面、重金屬、二氧化錳及其他雜質時，則發生劇烈分解，并放出大量的熱，與可燃物接觸可產生氧化自燃．化學工業上常用作制造過碳酸鈉、過氧乙酸等過氧化物的原料；在生活中主要用作食品加工、食品的漂白、防腐和保鮮劑．某班同學在學習完過課本有關過氧化氫性質后，分成甲、乙、丙三組分別開展了相關的探究活動．現請就他們活動中的一些內容回答下列問題．

1．甲組同學以“尋找常溫下能加速過氧化氫分解的催化劑，并通過實驗比較它們的效果”為課題開展研究，
（1）經過初步研究，他們選定了五種物質進行兩兩對比實驗．下列實驗組不可能為相應的猜想提供證據的是A

組  別	猜  想	實驗組
A	較活潑金屬的氧化物催化效果好	氧化鐵和鐵絲
B	較活潑的金屬單質催化效果好	銅絲和鐵絲
C	高價的金屬氧化物催化效果好	氧化亞鐵和氧化鐵
D	氧化物比單質催化效果好	氧化銅和銅絲

（2）他們在對比實驗過程中的如下操作，你認為不正確的是D
A．在同組實驗時，都使用量筒量取相同量的過氧化氫溶液
B．在同組實驗時，都使用托盤天平稱取相同量的固體樣品
C．在同組實驗時，控制同組實驗的濃度、用量等條件一致
D．在同組實驗時，其中一個實驗使用酒精燈加熱
（3）圖1是他們設計的四組實驗裝置．在兩兩對比實驗中，下列觀察（或測定）方法最難以比較樣品對過氧化氫分解加速效果的是C  
A．第一組是同時實驗，觀察比較反應過程中兩個氣球體積的變化情況
B．第二組是同時實驗，觀察比較反應過程中兩者產生氣泡的快慢
C．第三組是分兩次實驗，看木條是否能復燃
D．第四組是分兩次實驗，比較反應過程中收集一定體積氧氣所需的時間
2．乙組用市售過氧化氫溶液配成15%左右過氧化氫溶液，采用下列裝置如圖2（裝置氣密性良好）以過氧化氫代替氯酸鉀制取氧氣．進行實驗．在有不少氣泡產生數分鐘后，用排空氣法收集一試管氣體，用帶火星的木條檢驗．帶火星的木條并不復燃．
a．加熱的時間還不夠長，試管內氧氣的蓄積量不夠多（觀察與猜想）．
b．產生氣泡的速度太慢，應提高溫度加快產生氣泡的速度（觀察與假設）．
c．過氧化氫溶液濃度過小．
增大過氧化氫溶液的濃度，延長加熱時間，在反應速率明顯加快的情況下，用帶火星木條檢驗，仍不復燃．
在經過重新討論后，該小組同學將收集氣體的方法改為排水法收集后，并用帶火星木條檢驗，木條復燃．則原先帶火星木條并不復燃的原因可能是：a．加熱時產生的氧氣在溫度較高時形成熱氣流逸散到試管口外的空氣中．b．過氧化氫溶液中水的含量超過過氧化氫的含量，加熱時除產生氧氣而外，還產生大量水蒸汽，致使試管內氧氣的含量過少．
3．丙組同學將H₂O₂溶液滴入含有酚酞的NaOH中，發現紅色消失．A同學認為這是由于H₂O₂是二元弱酸（H₂O₂?H⁺+HO₂^-），消耗了OH^-，而使紅色褪去．B同學認為H₂O₂具有強氧化性，將酚酞氧化，紅色消去．試設計實驗論證兩位同學的解釋中誰正確：a．加熱時產生的氧氣在溫度較高時形成熱氣流逸散到試管口外的空氣中；b．過氧化氫溶液中水的含量超過過氧化氫的含量，加熱時除產生氧氣而外，還產生大量水蒸汽，致使試管內氧氣的含量過少．

Answer 1

分析 1．（1）猜想的方法應和實驗組提供的藥品相吻合，這樣才能探究的結果；
（2）同組實驗的對比實驗選擇藥品的量、反應條件、液體藥品的濃度應一致；
（3）A、第一組是同時實驗，觀察比較反應過程中兩個氣球體積的變化情況，這樣可在反應時觀看哪一個氣球先變大，從而確定哪一個反應更快．
B、發生反應時，由于是同時進行可通過氣泡產生的快慢解決速度判定問題．
C、第三組無法判定，因為不是同時進行，且只能檢驗是否生成了氧氣，速度無法判斷．
D、由于收集的裝置相同，都收集一試管氣體，時間長的速度慢；
2．帶火星的木條并不復燃，說明試管中收集到的氧氣的濃度過小，據此分析；
3．如是酸堿中和，可在褪色后再加入堿，觀察溶液是否變紅．

解答 解：1．（1）由表格內容知，實驗組提供的驗證藥品應與猜想的觀點要求一致，A組中不一致，應該用兩種活潑性不同的金屬氧化物做對比實驗，這樣才便于探究問題，其它實驗組提供的驗證藥品應與猜想的觀點要求都一致，
故選A；
（2）同組實驗的對比實驗選擇藥品的量、反應條件、液體藥品的濃度應一致，否則同組實驗的效果、目的就缺乏可比性，如D選項反應條件就不同，
故選D；
（3）A、其他條件相同，反應后看哪一個氣球先滿，則哪一個反應速度快，故可以比較樣品對過氧化氫分解加速效果；
B、滴加的過氧化氫相同時，觀看反應時哪一個試管中的氣泡產生快，反應速度就快一些，故可以比較樣品對過氧化氫分解加速效果；
C、第三組是分兩次實驗，看木條是否能復燃，只能看出是否生成了氧氣，不能準確判定速度，所以難以比較樣品對過氧化氫分解加速效果；
D、其他條件及由于收集的裝置相同，都收集一試管氣體，收集滿時用時短的反應速度快，故可以比較樣品對過氧化氫分解加速效果，
故選C；
2．帶火星的木條并不復燃，說明試管中收集到的氧氣的濃度過小，在實驗進導致氧氣的濃度過小的原因可能有：a．加熱時產生的氧氣在溫度較高時形成熱氣流逸散到試管口外的空氣中；b．過氧化氫溶液中水的含量超過過氧化氫的含量，加熱時除產生氧氣而外，還產生大量水蒸汽，致使試管內氧氣的含量過少，
故答案為：a．加熱時產生的氧氣在溫度較高時形成熱氣流逸散到試管口外的空氣中；b．過氧化氫溶液中水的含量超過過氧化氫的含量，加熱時除產生氧氣而外，還產生大量水蒸汽，致使試管內氧氣的含量過少；
3．如是酸堿中和，可在褪色后再加入堿，觀察溶液是否變紅，若變紅，則A同學的觀點正確；若未出現紅色，則B同學的觀點正確．
故答案為：在褪色后的溶液中，加入適量的NaOH溶液，若又出現紅色，則A同學的觀點正確；若未出現紅色，則B同學的觀點正確．

點評 本題考查了不同方式比較反應速度的快慢以及過氧化氫的性質等，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，注意根據物質的性質設計實驗方案，難度較大．