Question

【题目】“化学反应条件的控制是实验灵魂”。小林和同学在老师指导下，探究了“影响过氧化氢分解速度的因素”。

（实验）

（1）取两支大试管，分别倒入适量的5%、10%的过氧化氢溶液，再加入等量的二氧化锰，各收集一集气瓶气体，发现浓度大的先收集满。该操作过程中合理的排列顺序____________。（选填序号）

①检验装置的气密性 ②旋紧连有导管的单孔塞

③将水槽中待收集气体的集气瓶注满水 ④有连续稳定气泡再排水集气

⑤向大试管内倒入适量过氧化氢溶液再加入少许二氧化锰粉末

（2）取a 、b两支试管加入等体积5%的过氧化氢溶液，再分别加入少许二氧化锰粉末、氧化铜（CuO）粉末，发现a 中比b中产生气泡多且快。随即用带火星的木条分别悬空伸入试管内，发现a中火星复燃，b中火星仅发亮但不复燃。

（ 结论）

根据实验（1）（2）得出影响过氧化氢溶液分解的因素是________________、_____________。

（反思） “红砖粉末是否也可以作过氧化氢分解的催化剂？”

（实验）实验步骤和现象如下：

①小林分别向两支试管中加入等质量等浓度的过氧化氢溶液，向其中一支试管加入一药匙红砖粉末，然后将两支试管中的气体通入水中比较产生气泡的快慢，发现加入红砖粉末的试管中反应较快。

②将反应较快的试管内固体过滤出来，洗涤、烘干。

③用烘干后的固体重复步骤①的实验，现象与步骤①完全相同。

试回答：步骤③的实验目的是___________________________。小林认为通过上述实验已证明红砖粉末可以作过氧化氢分解反应的催化剂，但老师认为小林同学的实验还缺少一个关键步骤，请指出来_______________________________________。

（拓展提高）

小林在实验时，联想到了卖鱼卖虾的商贩用过氧化钙（CaO2）增加水池中的含氧量，于是提出如下猜想．

（猜想）过氧化钙与水反应可制取氧气．

实验装置	实验主要过程
	①检查装置气密性． ②加入过氧化钙和水后，有少量细小气泡缓慢放出，在导管口几乎收集不到气体．该装置放置到第二天，集气瓶中只收集到极少量气体，震荡试管后仍有少量细小气泡缓慢放出．

实验结论：过氧化钙与水反应____________（填“能”或“不能”）用于实验室制取氧气．

（分析与反思）

（1）过氧化钙与水反应虽然没有快速收集到大量氧气，但由此实验现象，小林认为商贩用过氧化钙做增氧剂的主要原因是______________________．

（2）小林希望对此实验进行改进，使该反应加快，请你帮他提出合理化建议_____________．

（计算）该兴趣小组的同学们购得用于增氧的过氧化钙产品（杂质不含钙元素），标签如图所示．试计算：

（1）过氧化钙的相对分子质量为_____________；

（2）过氧化钙中钙元素与氧元素的质量比为____________；

（3）过氧化钙与水反应生成氢氧化钙和氧气，______g过氧化钙与37g氢氧化钙含钙量相当；

（4）该产品（如图）中过氧化钙的质量分数至少为_____________．

Answer 1

【答案】③①⑤②④或①③⑤②④ 反应物浓度 催化剂种类 证明红砖粉末在反应前后的化学性质没有改变 实验开始和结束时没有称量红砖粉末的质量 不能 过氧化钙在水中能持续、缓慢放出氧气，所以可以作为增氧剂 加热过氧化钙和水的混合物/加入催化剂 (合理就给分) 72 5：4 36 72%

【解析】

实验：利用过氧化氢溶液分解氧气的实验操作为：检验装置的气密性→将水槽中待收集气体的集气瓶注满水→向大试管内倒入适量过氧化氢溶液再加入少许二氧化锰粉末→旋紧连有导管的单孔塞→有连续稳定气泡再排水集气，其中检查装置气密性和集气瓶注满水的操作可以互换，故操作顺序为③①⑤②④或①③⑤②④；

结论：根据实验（1）（2）可以得出影响过氧化氢溶液分解的因素是反应物浓度和催化剂种类；

实验：步骤③的实验目的是验证红砖粉末在反应前后的化学性质没有改变；催化剂应该符合反应前后质量和化学性质均不变，故小林同学的实验还缺少一个关键步骤，即实验开始和结束时没有称量红砖粉末的质量；

实验结论：过氧化钙与水反应反应速率极为缓慢，不能用于实验室制取氧气；

分析与反思：（1）商贩用过氧化钙做增氧剂的主要原因是过氧化钙在水中能持续、缓慢放出氧气；（2）对于反应过慢的反应，可以加入合适的催化剂，或者升高反应温度；

计算：

（1）过氧化钙化学式为CaO2，故过氧化钙的相对分子质量=40+16×2=72；

（2）过氧化钙中钙元素与氧元素的质量比=40：16×2=5：4；

（3）假设过氧化钙质量为a，则有：a××100%=37g××100%，解得a=36g；

（4）由图可知，钙的质量分数最低为40%，故钙元素质量最少=100g×40%=40g，故过氧化钙的质量=40g÷（×100%）=72g，故过氧化钙的质量分数=×100%=72%。