初中化学纯碱的制取探究题

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溶质质量分数对反应速率的影响。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	30%双氧水的质量（ $g$）	加入的水的体积（ $ml$）	二氧化锰质量（ $g$）	收集时间（ $s$）
1	10	40	5	200
2	20	30	5	100
3	30	20		67

①取用二氧化锰的仪器是（选填编号）。

②写出上述反应的化学反应方程式 。
③实验3中，加入的二氧化锰质量为 $g$。
④相同条件下，实验3产生氧气的速率最快，说明。
（2）同学通过查阅资料得知，双氧水在70 ${}^{°}C$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，同学们选择下图装置（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。

常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体。小明很好奇，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物。

（1）试管尾部放一团湿棉花的目的是_______________。
（2）探究生成的气体是什么？
用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中。说明生成的气体是______________。
（3）探究试管中剩余固体成分是什么？
【查阅资料】

常见铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色、状态	黑色粉末	红棕色粉末	黑色晶体
能否被磁铁吸引	否	否	能

【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。
【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe与Fe₃O₄；猜想二：剩余固体是_____________
【实验探究】

实验操作	实验现象及结论

【实验结论】铁和水蒸气反应的化学方程式为_________________________________。
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe₂O₃，理由是___________________________。

某化学课外活动小组在整理化学试剂时，发现一瓶标签残缺的无色液体（如图所示）。

他们对此瓶无色液体是什么产生了兴趣，于是进行了如下探究。
【猜想与假设】
猜想一：硫酸铜溶液
猜想二：稀硫酸溶液
猜想三：过氧化氢溶液
小组同学对标签又进行了仔细的观察分析，他们一致认为猜想一不合理。理由是               。
【设计方案】
同学们结合所学知识设计出如下方案：
向盛有少量二氧化锰的试管中加入适量的该液体，并将带火星的木条放在试管口。
【实验与事实】
按上述方案进行实验，发现有大量气泡产生，带火星的木条复燃。
【结论与解释】
（1）以上事实证明猜想       是正确的。
（2）产生气体的反应可以用化学方程式表示为               
【反思与评价】
（1）在实验中，某同学提出应该先将气体收集，然后用带火星的木条检验，你认为               （选填“有”或“没有”）必要。
（2）为避免在今后的实验中出现标签残缺的情况，在倾倒液体时应注意               
【拓展与迁移】
根据探究结果，重新贴好标签。标签上化学式中氧元素的化合价为         。（氢元素显+1价）

小雨同学阅读课外资料得知，双氧水分解除了二氧化锰作催化剂，还可以用氧化铜等物 质作催化剂，于是她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？
【设计实验】小雨以生成等体积的氧气为标准，设计了下列三组实验：（其他可能影响 实验的因素均忽略）

实验序号	KClO3质量	其他物质质量	待测数据
①	1.2g
②	1.2g	CuO 0.5g
③	1.2g	MnO2 0.5g

（1）上述实验测量的“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）对实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，称量得到0.5g黑色粉末，经进一步实验证实过滤所得的黑色固体粉末为氧化铜。
【预期结论】氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂。
【评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是                      。
【实验拓展】小雨同学从课外资料上还获得下列信息:氧化铁、硫酸铜、猪肝、马铃薯等也可以作过氧化氢分解的催化剂。下列有关催化剂的说法正确的是          。
A．二氧化锰一定是催化剂
B．同一个反应可能有多种催化剂
C．催化剂一定是加快反应速率
D．也存在减慢反应速率的催化剂
E．对一定量的反应物来说，催化剂能改变生成物的质量

某校化学兴趣小组将用剩的过氧化氢溶液倒入放有生锈铁钉的废液缸中，发现产生了大量的气泡，经检验此气体为氧气。根据学过的知识初步判断，是生锈铁钉中的某种物质加快了过氧化氢的分解，那么究竟是哪种物质加快了过氧化氢的分解速率？请你参与他们的研究，分享和体验探究实验的快乐。
【猜想与假设】
甲同学：铁钉表面的氧化铁加快了H₂O₂的溶液分解。
乙同学：铁钉里的          加快了H₂O₂的溶液分解。
【设计方案和实验】完成下列表格

实验方案	实验现象	结论
方案一：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入2g 氧化铁粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象。		甲同学结论成立。
方案二：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入         粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象。	无现象	乙同学结论      。 （填“成立”或“不成立”）

【讨论交流】丙同学认为“方案一”只能说明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能说Fe₂O₃就一定是催化剂。你是否支持丙同学的观点？           ，如果要证明氧化铁是催化剂，就要设计一个实验来证明，这个实验的设计原理是                。
【拓展】
(1)实验证明Fe₂O₃粉末可以作为H₂O₂分解的催化剂。该反应的文字表达式            
(2)下表是丙同学探究影响H₂O₂分解速率时所记录的部分数据，通过对数据分析，你能得出什么结论？                                                                  。
用足量等体积H₂O₂溶液制取相同体积O₂所需的时间：

某实验小组同学对双氧水制氧气的若干问题进行探究。
（1）利用图甲中A、B仪器可以组装一套测量氧气体积的装置，该装置导管的连接顺序是  接C（填接口编号）
（2）A瓶中原有的空气对氧气体积测定     （填”有或没有”）影响？

（3）图乙装置也可以用来测量反应中生成的氧气体积。为了较准确的测量氧气体积，在读取量气管中液面读数时，应注意哪些问题？         ，          。（答两点）如管中出现左低右高，应将水准管     （填“上移”，“下移”“不动”）

以下是某研究小组探究影响化学反应快慢的一些因素的相关数据（常温通常指20℃；“浓度”指溶质的质量分数）

实验序号	过氧化氢溶液浓度/%	过氧化氢溶液质量/g	温度/℃	二氧化锰用量/g	氧气体积/ml	反应所需时间/s
①	5	12	20	0.2	125	11
②	30	12	20	0.2	125	2
③	30	12	40	/	125	148
④	30	12	90	/	125	82

（1）通过实验①和②对比可知，化学反应快慢与         有关；
（2）通过对比实验     （填两个实验序号）可知，化学反应快慢与温度的关系是                   。
（3）由上述实验可知，实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是                      。（填实验序号）

某化学兴趣小组在学习氧气的制法后进行一系列探究活动。
探究1．
利用如图实验装置制取氧气。

(1)写出用A装置制取氧气的化学方程式________。
探究2．
(2)小组对过氧化氢分解时影响反应速率的部分因素作出探究，并测得相关实验数据。如表：

从实验③和④对比可知，化学反应速率与________有关。通过实验________与实验________（填实验序号）对比可知，化学反应速率与反应物的浓度有关。若用一定量15%的过氧化氢溶液制氧气，为了减小反应速率，加适量水稀释，产生氧气的总质量________。（选填“减小”或“不变”或“增大”）。
探究3．
小组中小童同学取15%的H₂O₂溶液5mL于试管中，加热后，观察到溶液中产生较多气泡，他直接将带火星的木条伸入试管中，木条却没有复燃，直至溶液沸腾，也未见木条复燃。小组一起反复实验讨论并通过查找资料找到了木条不能复燃的原因。
(3)有关小童在实验中带火星的木条没有复燃，下列说法中正确的有________。

A．实验所用的过氧化氢溶液的浓度太小。

B．加热过氧化氢能分解，但反应速率较慢，试管中氧气含量较少。

C．加热过氧化氢溶液的同时，溶液中的水蒸气随氧气一起逸出，环境湿度较大，木条不能复燃。

D．小童采用排水法去收集产生的气体，再用带火星木条检验，木条能复燃。

甲同学误把H₂O₂溶液当作酸与Fe₂O₃粉末混合，发现有大量气泡产生。他联想到MnO₂可作为H₂O₂分解的催化剂，那么，Fe₂O₃能否作为H₂O₂分解的催化剂呢？请你一起参与探究，并填写下列空白。
【猜想】Fe₂O₃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W g Fe₂O₃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                                            ；
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W g。说明                                                          ；
【实验结论】甲同学认为，Fe₂O₃粉末可以作为H₂O₂分解的催化剂。
【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。探究                                            。
【拓展】下表是丙同学探究影响H₂O₂分解因素时所记录的部分数据，通过对数据分析，你能得出什么结论？                                                。
用足量等体积H₂O₂溶液制取相同体积O₂所需的时间：

课堂上同学们利用甲图所示装置做过氧化氢制氧气的实验时，用带火星的木条检验氧气，带火星的木条很难复燃。于是老师将甲装置进行了改进，如乙图，带火星的木条较易复燃。（图中的铁架台均已略去）请回答：

（1）写出实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的文字表达式：________________
二氧化锰在反应中作   剂，其作用是             ______。
（2）分析改用乙装置后，带火星的木条较易复燃的原因：______________________。
（3）老师又设计了另一个改进的丙装置，带火星的木条也易复燃。根据（2）推测的原因，分析浓硫酸的作用：                      。
（4）你还能写出实验室用到二氧化锰制取氧气的文字表达式吗？_____________。

实验室有一瓶黑色粉末和一瓶标签已被腐蚀的无色液体（如图）。

将二者混合会产生无色气体。为了确定它们的成分，
甲、乙两位同学进行了探究。
【猜想1】甲同学认为无色气体是氧气，其理由是（用化学方程式表示）：
                                                             。
乙同学认为单从产生无色气体不能确定一定是氧气，需要进一步进行实验，请你设计实验进行验证无色气体是氧气。

实 验 步 骤	实 验 现 象	实 验 结 论
		无色气体是氧气。

如果实验验证了无色气体是氧气，那么黑色粉末在反应中起       作用。
【猜想2】乙同学认为无色气体不一定是氧气，可能是其他气体，其理由是（用化学方程式表示）                                       。
乙同学按自己的设想进行实验：取一定量的黑色粉末于试管中，加入过量的无色液体，当反应结束后，发现试管底部仍有黑色粉末。为确定此成分，请你设计实验进行验证：

实 验 步 骤	实 验 现 象	实 验 结 论
1．将试管中的物质过滤、洗涤、干燥。 2．点燃黑色粉末，在火焰上方罩一个涂有                 的小烧杯。		试管中剩余的黑色粉末可能是          。

 

学校化学兴趣小组的同学知道二氧化锰能作过氧化氢（H₂O₂）分解的催化剂后，想再探究其他一些物质如Al₂O₃是否也可作过氧化氢分解的催化剂。请你一起参与他们的探究过程，并填写下列空白。
【提出问题】Al₂O₃是否可以作过氧化氢分解的催化剂呢？
【作出猜想】Al₂O₃可能可以作过氧化氢分解的催化剂。
【实验验证】

	实验步骤	实验现象	实验结论
实验一		有少量气泡 木条不复燃	常温下过氧化氢溶液分解速率很慢
实验二	在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量 Al2O3，然后将带火星的木条伸入试管中	产生大量的气泡 木条复燃

【得出结论】Al₂O₃能加快过氧化氢的分解速率，故Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂．
【反思提高】经过讨论，有的同学认为只有上述两个证据，不能证明Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充一个探究实验三：
实验三：【实验目的】探究                       
【实验步骤】①准确称量Al₂O₃（少量）的质量；②完成实验二；③待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，干燥，称量；④对比反应前后Al₂O₃的质量。
【交流讨论】如果Al₂O₃在反应前后质量不变，则说明Al₂O₃可以作过氧化氢分解的催化剂。
【提出新的问题】但小华认为，要证明猜想，上述三个实验还不足够，还需要再增加一个探究实验：探究                       。通过补充实验，证明Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂，请你写出实验二中的化学反应方程式                     。

某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验．
【提出问题】①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？
【设计并完成实验】
Ⅰ．将3.0g氯酸钾放在试管中加热
Ⅱ．将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热
Ⅲ．将x g氯酸钾与1.0g氯化铜均匀混合加热
【实验现象分析】
Ⅲ中x的值应为           ，将实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明                  ，将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到1.0g黑色粉末，再将黑色粉末和xg氯酸钾混合加热，现象与实验Ⅲ相同，此步骤是为了证明氧化铜在该化学反应前后             和                 都不变．
【结论】氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂，请写出实验Ⅲ中的化学反应文字表达式                   
【实验反思】实验Ⅱ和Ⅲ对比是为了证明                         
【提出问题】②双氧水分解速度还和什么因素有关
【设计并完成实验】

	双氧水的质量	双氧水的浓度	MnO2的质量	相同时间内产生产生O2体积
Ⅰ	50.0g	1%	0.1g	9mL
Ⅱ	50.0g	2%	0.1g	16mL
Ⅲ	50.0g	4%	0.1g	31mL

本实验中，测量O₂体积的装置是                 （填编号）

【结论】在相同条件下，双氧水的浓度越大，双氧水分解得越                。

过氧化氢溶液在二氧化锰作催化剂的条件下能迅速分解,分液漏斗可以通过调节活塞控制液体的滴加速度,请根据下图回答以下问题:
 
(1)分液漏斗中应放入的物质是____      ___,锥形瓶中应放入的物质是___          
(2)写出用该方法制取氧气的化学反应文字表达式：                             ； 要收集一瓶纯净的氧气,应选择装置         (填字母)；
(3)某同学观察到锥形瓶内有大量气泡时,开始用B装置收集氧气,过一段时间后用带火星的木条伸入瓶口、瓶中和瓶底，都末见木条复燃。其原因可能是_______ ________             __                     

小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。她
设计并完成了下表所示的探究实验：

	实验操作	实验现象	实验结论或总结
结论	总结
实验一	取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条	有气泡产生，木条不复燃	过氧化氢分解产生氧气，但是                   。 反应的化学方程式为：                       。	二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂
实验二	向盛水的试管中加入二氧化锰，伸入带火星的木条	没有明显现象
实验三			二氧化锰能加快过氧化氢的分解

（1）请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格。
（2）在小丽的探究实验中，“实验一”和“实验二”起的作用是        。
（3）小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明。
第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是：             ；
第二方面的实验是利用“实验三”反应后试管内的剩余物继续实验。接下来的实验操作、现象和结论是：                         。