Question

小明同學(xué)想探究MnO₂在分解過氧化氫時所起的作用，但手邊沒有現(xiàn)成的MnO₂，只有高錳酸鉀、10%過氧化氫溶液、木條、水、火柴，其它儀器任選．
（1）若要得到MnO₂粉末，可先加熱分解

高錳酸鉀

，該實驗裝置適用于：反應(yīng)物呈

固

態(tài)且反應(yīng)條件為

加熱

的化學(xué)反應(yīng)．
（2）實驗（1）完成后試管中剩下兩種物質(zhì)，其中二氧化錳難溶于水，而另一種易溶于水，若將這二者分離，應(yīng)采取的步驟為：①

將混合物加水溶解

 ②

過濾

．
（3）小明想探究MnO₂在常溫時對分解過氧化氫有無催化作用，為此，他設(shè)計了三個對比實驗，請?zhí)顚懙冖趥�實驗過程：
①在第1支試管中加入5mL 20%的過氧化氫溶液，把帶火星木條伸入試管，看木條是否復(fù)燃；
②在第2支試管中加入

少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復(fù)燃

；
③在第3支試管中加入5mL 20%過氧化氫溶液，并加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復(fù)燃．
（4）小明發(fā)現(xiàn)③中有O₂放出，請幫他設(shè)計實驗證明MnO₂在此反應(yīng)中起了催化劑作用？
（5）小明發(fā)現(xiàn)通過實驗（1）也能得到氧氣，他手邊現(xiàn)有158g高錳酸鉀，欲制10L氧氣，請幫他計算一下有無可能？（已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氧氣的密度為1.429g/L）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)所學(xué)知識可知若得到二氧化錳，可以用高錳酸鉀制取；
（2）根據(jù)高錳酸鉀分解后物質(zhì)的水溶性來分離；
（3）通過對比試驗可以得出結(jié)論，也易于得出結(jié)論，可以比較實驗①③得出實驗②的操作；
（4）可以設(shè)計實驗來檢驗二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量都沒有改變；
（5）根據(jù)高錳酸鉀的質(zhì)量即可求出氧氣的質(zhì)量．

解答：解：（1）高錳酸鉀加熱生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣．生成的二氧化錳可做催化劑，其中反應(yīng)物呈固態(tài)且反應(yīng)條件為加熱的化學(xué)反應(yīng)；
（2）利用錳酸鉀和二氧化錳在水中的水溶性不同，可將二氧化錳分離開來，二氧化錳難溶于水，而錳酸鉀易溶于水，所以將混合物加水溶解，然后過濾；
（3）在驗證二氧化錳做催化劑時，首先設(shè)計只有雙氧水時，是否能迅速放出氧氣．再設(shè)計只有二氧化錳時，能否放出氧氣，所以②在第2支試管中加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復(fù)燃；
（4）根據(jù)催化劑的定義可以知道，若確定二氧化錳為催化劑，可以測定二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量；所以實驗步驟為：①將第3只試管中的MnO₂過濾、洗滌、干燥后稱量，看反應(yīng)前后質(zhì)量是否一樣；②將MnO₂加到過氧化氫溶液中看是否能繼續(xù)加快反應(yīng)速率；
（5）設(shè)加熱158g高錳酸鉀能產(chǎn)生O₂的體積為x
2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑         
316                  32
158g               x×1.429g/L 

316

158g

=

32

x×1.429g/L

x≈11.2L                
所以可以制出10L氧氣．
故答案為：（1）高錳酸鉀；固；加熱；
（2）①將混合物加水溶解；②過濾；
（3）少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復(fù)燃；
（4）①將第3只試管中的MnO₂過濾、洗滌、干燥后稱量，看反應(yīng)前后質(zhì)量是否一樣；②將MnO₂加到過氧化氫溶液中看是否能繼續(xù)加快反應(yīng)速率；
（5）可以制出10L氧氣．

點評：在探究物質(zhì)的反應(yīng)速率時，一般都是通過對比試驗進行驗證，值得注意的是確定某物質(zhì)為催化劑時必須驗證該物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量是否改變，然后再確認(rèn)．