某实验小组对“载人宇宙飞船或潜水艇中一般都要安装盛放过氧化钠(Na2O2)颗粒的装置”感到非常好奇,设计实验进行探究。
【提出问题】过氧化钠是否为一种制氧剂?与人呼出的哪种气体发生反应?
【查阅资料】① 人呼出的气体中主要成分是N2、O2、CO2和水蒸气等。
② CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O。
【提出猜想】过氧化钠与人呼出的N2或CO2或水蒸气反应并生成氧气。
【进行实验】
实验Ⅰ:验证过氧化钠与氮气反应并生成氧气。
(1)实验操作如右图所示。
(2)实验现象及结论:观察到________现象,判断过氧化钠与氮气没有发生反应。
实验Ⅱ:验证过氧化钠与水蒸气反应并生成氧气。
(1)同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置。其中A装置的作用是________,发生的变化是________变化。
(2)实验现象及结论:带火星的木条复燃;过氧化钠与水蒸气发生反应并生成氧气。
实验Ⅲ:验证过氧化钠与二氧化碳反应并生成氧气。
(1)同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置。
(2)实验记录
实验操作 |
主要实验现象 |
实验结论及解释 |
|
① |
检查装置的气密性。 向装置中加入药品。 |
|
装置的气密性良好。 |
② |
打开分液漏斗活塞,向A装置中缓慢加入稀盐酸。 |
A装置中观察到的现象有________,C装置中有气泡出现。 |
A装置中发生反应的化学方程式为________; C装置作用是_______。 |
③ |
一段时间后用带火星的木条在D内进行检验。 |
带火星的木条复燃。 |
过氧化钠与二氧化碳反应并生成氧气。 |
【实验反思】
(1)根据实验Ⅱ和Ⅲ,过氧化钠与二氧化碳或水蒸气反应后,还产生了另一种物质,该物质是________(填“单质”或“化合物”)。
(2)某同学对实验Ⅲ的设计提出疑问:该实验不能证明二氧化碳与过氧化钠确实发生了反应,你认为他的理由是________。
小雨阅读课外资料得知:双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂,于是他对氧化铜产生了探究兴趣。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂?它是否比二氧化锰催化效果更好?
查阅资料:氯酸钾、氯化钾等固体可以溶解于水,二氧化锰、氧化铜等固体不溶于水。
【设计实验】小雨以生成100毫升的氧气为标准,设计了下列三组实验(其它可能影响实验的因素均忽略)。
实验序号 |
氯酸钾质量 |
其它物质质量 |
待测数据 |
① |
1.5g |
||
② |
1.5g |
CuO 0.5g |
|
③ |
1.5g |
MnO2 0.5g |
(1)上述实验应测量的 “待测数据”是 ;
(2)若实验②比实验①的“待测数据”更 (填“大”或“小”),说明 氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。
(3)将实验②反应后的固体进行加水溶解、 (填操作名称)、洗涤干燥、称量等步骤后,得到黑色粉末0.5g。
(4)将步骤(3)得到的黑色粉末放入另一试管中,向试管中倒入适量的双氧水(重复多次此实验),观察到试管中均能迅速产生大量气泡。
试写出该反应的符号表达式 。
【预期结论】综合以上步骤(2)(3)(4)可得出氧化铜能作氯酸钾的催化剂。
【评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是 。
研究和控制化学反应条件有重要意义。
(1)同学们想探究双氧水的浓度对反应速率的影响。在其他条件相同的情况下进行了三次实验,记录各收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。
实验 |
双氧水的质量(g) |
双氧水浓度(%) |
二氧化锰质量(g) |
收集时间(s) |
1 |
50 |
6 |
5 |
200 |
2 |
50 |
12 |
5 |
100 |
3 |
50 |
18 |
______ |
67 |
①写出上述反应的文字表达式________________________。
②实验3中,加入的二氧化锰质量为___________g。
③相同条件下,实验3产生氧气的速率最快,说明________________________。
④同学通过查阅资料得知,双氧水在70℃以上会较快分解产生氧气。
为了验证加热双氧水也可以产生氧气,同学们选择右图装置(气密性良好)进行实验。实验中观察到试管内产生气泡,但将带火星的木条放在导管口没有复燃,可能的原因是________________,同学分析原因后,采用了____________法收集气体,再检验,证明加热双氧水也可产生氧气。
研究性学习小组选择“过氧化氢生成氧气的快慢与什么因素有关”的课题进行探究,以下是他们探究的主要过程:
【假设】过氧化氢生成氧气的快慢与催化剂种类有关
【实验方案】常温下,在两瓶体积相同、浓度相同的过氧化氢溶液中分别加入相同质量的二氧化锰和红砖粉,测量各生成一瓶(相同体积)氧气所需要的时间。
【进行实验】图示是他们进行实验的装置图,气体发生装置中A仪器的名称是:_________,此实验中B处宜采用的气体收集方法是_____________。
【实验记录】
实验编号 |
1 |
2 |
反应物 |
6% 过氧化氢 |
6% 过氧化氢 |
催化剂 |
1 g红砖粉 |
1 g 二氧化锰 |
时间 |
152 s |
35 s |
【结论】该探究过程得出的结论_____________________。
【反思】过氧化氢在常温下分解缓慢,加入二氧化锰或红砖粉后反应明显加快。若要证明二氧化锰和红砖粉是否是该反应的催化剂,还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的___________和_________是否变。
过氧化氢生成氧气的快慢还与哪些因素有关?请你帮助他们继续探究。(只要求提出假设和实验方案)
同学们探究“影响实验室用过氧化氢溶液制取氧气反应速率的因素”,过程如下:
(1)对已有化学知识和生活经验的思考:
化学知识和生活经验 |
思考 |
木炭在氧气中燃烧比在空气中更旺 |
双氧水的浓度可能会影响生成氧气的快慢 |
夏天,将食品放在冰箱里不容易腐烂 |
(8) |
(2)根据上述思考设计了如下实验:
组别 |
温度 |
二氧化锰的质量 |
双氧水的浓度和体积 |
观察产生气泡的速率 |
1 |
室温 |
0.5g |
5%、50 mL |
反应平稳,有大量气泡产生 |
2 |
加热 |
0.5g |
w%、50 mL |
气泡急速产生,并产生大量白雾 |
3 |
室温 |
0.5g |
30%、50 mL |
气泡呈爆发式产生,并带出反应液 |
① 实验2中双氧水的浓度(w %)以(9) 为宜。
② 通过比较(10) 两组实验,可③以得到“浓度越大,化学反应越快”的结论。
③ 实验结论:第(11) 组方案比较适合在实验室制取氧气。
④ 通过分析思考,影响化学反应速率的因素可能还有(12) 。(写出一条)
小明和小红对市场上销售的一种分袋包装的蛋糕发生了兴趣,包装蛋糕的塑料袋被气体充得鼓鼓的,看上去好像一个小“枕头”。他们认为这种包装技术,主要是为了延长蛋糕的保质期,同时避免蛋糕被压变形。那么,这是什么气体呢?小红猜想是氮气,小明猜想是二氧化碳。
(1)请你帮助他们设计一个简单的实验方案,来判断小明的猜想是否正确,简要写出实验步骤: 。
(2)小明的猜想如果正确,现象应是 。
(3)你认为食品充气包装,对所充气体的要求是① ② 。