Question

17．研究和控制化学反应条件有重要意义．
（1）甲同学在实验时误把CuO粉末当成MnO₂放入双氧水中，发现也有大量气泡产生，他意识到这个错误后，联想到MnO₂可作为H₂O₂分解的催化剂，那么CuO能否作为H₂O₂分解的催化剂呢？
【提出猜想】CuO能作为H₂O₂分解的催化剂．
【实验验证】甲同学依次设计了三个实验：
实验一：取一定量的H₂O₂溶液于试管中，观察到有极少量气泡产生，伸入带火星的木条，没有复燃．说明H₂O₂溶液常温下缓慢分解．
实验二：在实验一的试管中加入WgCuO粉末，有大量气泡产生，然后伸入带火星的木条，木条复燃．说明CuO能（选填“能”或“不能”）加快H₂O₂的分解．
实验三：待反应结束后，将试管里的不溶物滤出，并洗涤、干燥、称量，固体质量仍为Wg．说明CuO在该化学反应前后质量不变．

【实验结论】甲同学认为，CuO粉末可以作为H₂O₂分解的催化剂．写出该反应的反应式2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【反思评价】乙同学认为要证明甲同学的结论正确，仅做这三个实验还不充分，需要再补充一个探究实验．即验证反应前后CuO的化学性质是否改变．
【拓展应用】为探究影响H₂O₂溶液分解速率的因素，丙同学选择了A和B两种催化剂进行了以下对比实验：
         用足量等体积H₂O₂溶液制取并收集一瓶O₂所需的时间（分钟）

编号	浓度 催化剂	30%H2O2	15%H2O2	5%H2O2
1	5gA	0.2	0.8	2.0
2	xgB	7.0	9.0	16.0

表中x的值应为5．
实验结论：①在相同条件下使用A作催化剂，双氧水分解得更快；
②其他条件相同的情况下，H₂O₂浓度越大，产生氧气的速率越快．
（2）乙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制取氧气，同学们用图示装置进行实验，实验装置已确定气密性良好．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，他经过思考分析，可能的原因是反应生成的氧气中混有大量的水蒸气，于是对实验装置进行了改进，结果得出了正确的结论．
乙同学怎样改进才能检验出氧气生成？用排水法收集氧气并检验．

Answer 1

分析 【实验验证】根据催化剂的特点去分析该题，催化剂的特点：催化剂只改变反应速率，但本身的质量和化学性质不变进行解答；
【实验结论】分析题干反应，写出反应的化学方程式；
【反思评价】根据催化剂的特点结合上述实验去分析应进行的实验；
【拓展】（1）根据对比实验数据可知相同条件下，A的催化效果比B好（或相同条件下，H₂O₂浓度越大，反应越快）进行解答．
（2）根据在加热双氧水的过程中一定会有水蒸气散出，使收集的氧气不纯及收集纯净气体的方法进行分析．

解答 解：【实验验证】实验一：带火星的木条没有复燃．说明产生的氧气的量少；
实验二：木条立即复燃，说明氧化铜加入后能加快过氧化氢的分解；
实验三：固体质量仍为Wg，说明反应前后氧化铜的质量不变．
【实验结论】氧化铜粉末可以作为H₂O₂分解的催化剂．该反应的反应式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【反思评价】要证明氧化铜是过氧化氢的分解反应的催化剂，还需要验证氧化铜的化学性质不变．所以，要进行的实验是：将得到的固体加入过氧化氢溶液中，有气泡产生，将带火星的木条放在试管口，木条复燃，说明氧化铜的化学性质不变．
【拓展】（1）表中x的值应为5；分析表格数据可知：当双氧水浓度相同时，向其中加入等质量的A和B，发现生成等量的氧气所需要的时间是不同的，加A的双氧水产生氧气的速率快；由此得出的结论是：相同条件下，A的催化效果比B好（或其他条件相同的情况下，H₂O₂浓度越大，产生氧气的速率越快）；
（2）在加热双氧水的过程中一定会有水蒸气散出，使收集的氧气不纯，所以将带火星的木条放在导管口没有复燃；为收集到较纯净的氧气，可以采用排水法收集．
故答为：
【实验验证】实验二：能；实验三：质量；
【实验结论】2H₂O₂$\frac{\underline{\;CuO\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【反思评价】化学性质；
【拓展】（1）5；A；其他条件相同的情况下，H₂O₂浓度越大，产生氧气的速率越快；
（2）水蒸气，用排水法收集氧气并检验．

点评 此题属于实验探究题，作此题时要抓住催化剂的特点，理清思路，不要漏掉实验步骤．