小明发现二氧化锰催化过氧化氢分解的实验中,反应速度逐渐变慢。查阅资料得知:其原因是过氧化氢的溶质质量分数减小以及二氧化锰的催化能力降低。为了探究二氧化锰的催化能力降低的影响因素,进行如下实验。
【材料准备】取质量均为2克的二氧化锰分别催化40毫升溶质质量分数为10%、20%、30%的过氧化氢溶液分解,实验后回收二氧化锰,并分别标为A、B、C;另取多次催化分解10%过氧化氢溶液实验后回收的二氧化锰,标为D。
【实验步骤】
①连接装置并检查气密性。
②取未使用过的二氧化锰0.5克,加入锥形瓶中,再加入10毫升溶质质量分数为5%的过氧化氢溶液,记录收集120毫升气体所需的时间。
③在分别取A、B、C、D组二氧化锰0.5克,重复上述实验。
④多次实验取平均值,记录数据如下:
组别 |
未使用过得二氧化锰 |
A |
B |
C |
D |
收集气体时间/秒 |
17.9 |
23.2 |
27.7 |
32.3 |
37.8 |
(1)实验时,长颈漏斗下端管口应在液面以下,其目的是 。
(2)实验中通过比较收集相同气体体积所需的时间外,还可以通过比较 来反映二氧化锰的催化能力。
(3)由上表数据可知,引起回收的二氧化锰的催化能力下降的因素是 。
阅读科普短文,回答相关问题。
钠元素在自然界中分布很广,储量极为丰富,常以氯化钠、碳酸钠、硫酸钠等物质存在。
19世纪初,英国化学家戴维在实验室中首次制得了金属钠。
钠是一种银白色金属,质软,密度为0.97g•cm﹣3,熔点为97.8℃。金属钠的性质很活泼,能与许多物质发生化学反应。钠暴露在空气中,与氧气反应生成氧化钠(Na2O),钠在空气中燃烧,生成淡黄色的过氧化钠(Na2O2);钠遇水立即发生剧烈反应,生成氢氧化钠和氢气。因此,实验室常将钠保存在煤油中。
金属钠的用途广泛。钠和钾形成的合金熔点低,常温下呈液态,可用作快中子反应堆的热交换剂。利用钠的强还原性,在一定条件下可以将钛(Ti)、锆(Zr)等稀有金属从其氯化物中置换出来。
工业上通常采用电解熔融氯化钠的方法制取单质钠。
(1)自然界中钠元素以 (填“单质”或“化合物”)形式存在。
(2)钠保存在煤油中,是为了防止钠与空气中的 反应而变质。
(3)过氧化钠中的阴离子为O22﹣,1个O22﹣离子含有的电子数为 。
(4)钠钾合金用作快中子反应堆的热交换剂,利用钠钾合金良好的 (填字母)。
a.导电性
b.导热性
c.延展性
(5)写出高温下钠与四氯化钛反应的化学方程式: 。
实验室常用溶质质量分数为6%的H2O2溶液(MnO2作催化剂)制取少量氧气。
(1)配制6%的H2O2稀溶液
①计算:市售H2O2溶液溶质质量分数通常为30%。配制100g 6%的H2O2溶液,需要30%的H2O2溶液质量为 g。
②配制:量取所需H2O2溶液和水于烧杯中,用 (填仪器名称)搅拌,充分混合。
(2)制取氧气(可能用到的部分装置如图)
①实验室用H2O2制取氧气的化学方程式为 ,可选择的发生装置为 (填字母)。
②若用C装置干燥氧气,则C中盛放的试剂为 。
③若用D装置收集氧气,则气体应从导管 (填“a”或“b”)端通入。
(3)拓展延伸
若直接用30%的H2O2溶液制取氧气,反应速率太快。为获得平稳的气流,如图所示发生装置能达到最佳效果的是 (填字母)。
金属材料在日常生活、工农业生产和科学研究中有着广泛的用途。
(1)钢铁是使用最多的金属材料。生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金,其中生铁的含碳量 (填“大于”或“小于”)钢的含碳量。
(2)在钢中加入不同的合金元素可以提高其性能,例如,加入钨可以增强合金钢的耐磨性等。用黑钨矿制备钨的过程如图所示:
(注:钨酸是难溶于水的黄色固体。)
①钨酸钠中钨元素的化合价为 。
②填写下表。
步骤 |
化学方程式 |
基本反应类型 |
Ⅱ |
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复分解反应 |
Ⅲ |
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分解反应 |
Ⅳ |
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水和溶液在生产,生活中具有广泛的用途。
(1)下列物质属于溶液的是 (填字母)。
A.医用酒精
B.植物油和水的混合物
C.蒸馏水
D.糖水和食盐水的混合物
(2)甲、乙两种不含结晶水的固体物质的溶解度曲线如图所示。
①t1℃时,甲物质的溶解度是 。
②t2℃时,分别将甲、乙固体溶于水,配成两种物质的饱和溶液各100g,所需水的质量相比,甲 乙(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)如图中甲、乙、丙、丁、戊是五种不同类别的物质,且分别属于单质、氧化物、酸、碱盐中的一种。相连物质之间均能在一定条件下发生化学反应,且生成物之一为水。
①当丁为氢氧化钠、戊为氯化铵时,甲、乙、丙的化学式依次可能是 (只写一组),其中丙和丁发生中和反应的化学方程式为 ;乙和丙反应的化学方程式为 。
②若要鉴别氯化铵和氯化钾固体,通常可采用的方法是 。
(4)中国天宫空间站预计2022年建成。空间站获取氧气的主要方式是电解水,写出电解水的化学方程式 ,并计算若得到16kg的氧气,理论上最少消耗水的质量是多少?
在钢铁工业推进碳减排、碳捕集的过程中,化学发挥了重要作用。
(1)“焦炭炼钢”是先将铁精矿(Fe2O3)和焦炭同时加入高炉,鼓入热空气,充分反应后得到生铁,再将生铁转移至炼钢炉中炼制得钢。
①高炉炼铁的主要反应原理是在高温下, 夺取了Fe2O3里的氧将铁还原出来。
②某钢铁厂每年需要向高炉中加入120万吨的焦炭,若加入的焦炭全部转化为CO2,则该钢铁厂每年排放CO2的质量为 万吨。
(2)为了实现CO2的捕集利用,我国研制出一种多功能复合催化剂(含NaFe3O4),能将CO2转化为汽油,转化步骤如下:
CO2CO
(CH2)n
汽油
①步骤Ⅰ除生成CO外,还生成另一种氧化物。该氧化物的化学式是 。
②下列说法错误的是 (填字母)。
a.所得汽油中含有C、H两种元素
b.NaFe3O4中O为﹣2价,Fe为+3价
c.上述转化不仅有利于CO2减排,还可以减轻人类对化石能源的需求
(3)一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。
①高温下,用H2炼铁时反应的化学方程式为 。
②跟“焦炭炼钢”工艺相比,“氢能炼钢”的主要优点有 。
③从物质组成的角度,说明向炼钢炉中加入废钢的目的: 。