Question

小明同學(xué)想探究MnO₂在分解過(guò)氧化氫時(shí)所起的作用，但手邊沒(méi)有現(xiàn)成的MnO₂，只有高錳酸鉀、10%過(guò)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)（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(guò)濾

．
（3）小明想探究MnO₂在常溫時(shí)對(duì)分解過(guò)氧化氫有無(wú)催化作用，為此，他設(shè)計(jì)了三個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)第②個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
①在第1支試管中加入5mL 20%的過(guò)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(guò)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(qǐng)幫他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(guò)實(shí)驗(yàn)（1）也能得到氧氣，他手邊現(xiàn)有158g高錳酸鉀，欲制10L氧氣，請(qǐng)幫他計(jì)算一下有無(wú)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(shí)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(lái)分離；
（3）通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可以得出結(jié)論，也易于得出結(jié)論，可以比較實(shí)驗(yàn)①③得出實(shí)驗(yàn)②的操作；
（4）可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量都沒(méi)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(kāi)來(lái)，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(guò)濾；
（3）在驗(yàn)證二氧化錳做催化劑時(shí)，首先設(shè)計(jì)只有雙氧水時(shí)，是否能迅速放出氧氣．再設(shè)計(jì)只有二氧化錳時(shí)，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(cè)定二氧化錳的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量；所以實(shí)驗(yàn)步驟為：①將第3只試管中的MnO₂過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(diǎn)評(píng)：在探究物質(zhì)的反應(yīng)速率時(shí)，一般都是通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，值得注意的是確定某物質(zhì)為催化劑時(shí)必須驗(yàn)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)．