Question

【题目】活性炭内部有许多微细孔隙，可用于脱色，脱色原理的微观示意图如图。实验小组对活性炭使有色物质褪色进行探究。

（猜想假设）有色物质的微粒被吸附在活性炭孔隙里，从而褪色。

（查阅资料）

i．品红溶液、水果口味汽水、红墨水等溶液中均含有有颜色的有机物。有机物是指含碳元素的化合物，但不包括碳的氧化物、碳酸和碳酸盐。

ii．高锰酸钾（KMnO4）为无机物，其水溶液为紫红色。MnSO4可以与铋酸钾反应生成KMnO4。

（进行实验）

将下列5种溶液，各取20 mL，依次倒入5个相同的自制活性炭净水器中，如图，放置相同时间，打开活塞，观察溶液颜色，现象见下表。

实验编号	①	②	③	④	⑤
有色溶液	品红溶液	橙味汽水	红墨水	酸性KMnO4溶液	CuSO4溶液
现象	红色溶液褪为无色	橙黄色溶液褪为无色	红色溶液褪为无色	紫红色溶液 褪为无色	蓝色溶液 无明显变化

（结果讨论）

（1）在上述实验①~⑤中，活性炭更容易使有颜色的______（填“无机物”或“有机物”）褪色。

（2）若用紫色葡萄味汽水做上述实验，可以观察到的现象是______。

（3）已知品红溶液中有色物质微粒直径d约为1.0 nm，结合猜想推测品红溶液褪色的原因：活性炭孔隙直径D_____（填“≥”或“≤”）d，有色物质的微粒被吸附在活性炭孔隙里，从而褪色。

（深入探究）小组同学对酸性KMnO4溶液的褪色产生兴趣并继续探究。

（4）KMnO4是自身见光分解了吗？有同学发现高锰酸钾溶液盛放在棕色试剂瓶中，而棕色试剂瓶用于盛放见光易分解的化学药品，由此猜测高锰酸钾溶液可能在进行实验④时由于见光分解而褪色。小康同学设计了合理的对照实验证明这个猜测不成立。

实验方案：取20 mL相同浓度的酸性KMnO4溶液，______，放置相同时间，溶液颜色无明显变化。

（5）KMnO4是与活性炭发生反应了吗？

老师查阅文献：活性炭能与酸性KMnO4溶液发生反应，生成几乎无色的MnSO4，从而使溶液褪色。小组同学设计实验：取实验④出水口的溶液于试管中，向其中加入试剂X。预设观察无色溶液是否变为紫红色。则试剂X是______。

（实验反思）

（6）活性炭使有色物质褪色时发生的变化可能有______（填“物理”或“化学”或“物理和化学”）变化。

Answer 1

【答案】有机物 紫色溶液褪为无色 ≥ 用无色透明玻璃瓶盛放 铋酸钾 物理和化学

【解析】

结果讨论：

（1）品红溶液、水果口味汽水、红墨水等溶液中均含有有颜色的有机物，在上述实验①~⑤中，品红溶液、橙味汽水、红墨水、酸性高锰酸钾溶液均褪色，硫酸铜溶液不褪色，可看出活性炭更容易使有颜色的有机物褪色。

（2）紫色葡萄味汽水含有紫色有机物，若用紫色葡萄味汽水做上述实验，可以观察到的现象是紫色溶液褪为无色。

（3）已知品红溶液中有色物质微粒直径d约为1.0 nm，结合猜想推测品红溶液褪色的原因：活性炭孔隙直径D≥d，有色物质的微粒被吸附在活性炭孔隙里，从而褪色。

深入探究：

（4）取20 mL相同浓度的酸性高锰酸钾溶液，用无色透明玻璃瓶盛放，放置相同时间，溶液颜色无明显变化。

（5）MnSO4可以与铋酸钾反应生成紫红色的KMnO4，取实验④出水口的溶液于试管中，向其中加入试剂X，预设观察无色溶液是否变为紫红色，则试剂X是铋酸钾。

实验反思：

（6）活性炭使有色物质褪色，活性炭也能与酸性KMnO4溶液发生反应，生成几乎无色的MnSO4，发生的变化可能有物理和化学变化。