Question

15．在實(shí)驗(yàn)室里，常用分解過(guò)氧化氫溶液、加熱氯酸鉀或高錳酸鉀制取氧氣．某化學(xué)興趣小組對(duì)氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法進(jìn)行了探究．
（1）小明同學(xué)選用如圖所示的裝置制取氧氣．制取過(guò)程中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．實(shí)驗(yàn)前，小明同學(xué)先向儀器A中加入水，然后將導(dǎo)氣管放入水槽中，并打開(kāi)儀器A的活塞，觀察導(dǎo)氣管口是否有連續(xù)的氣泡出現(xiàn)．該實(shí)驗(yàn)操作的目的是檢查裝置的氣密性．
（2）小紅同學(xué)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)得知：CuSO₄ 溶液、動(dòng)物某些臟器中含有的物質(zhì)等能催化過(guò)氧化氫的分解．動(dòng)物臟器中含有過(guò)氧化氫酶，能催化過(guò)氧化氫分解，過(guò)氧化氫酶是蛋白質(zhì)（選填糖類、蛋白質(zhì)、脂肪或維生素），實(shí)驗(yàn)證明，CuSO₄ 溶液能催化過(guò)氧化氫的分解．CuSO₄溶液主要含有三種粒子（H₂O、Cu²⁺、SO₄^2-），為了進(jìn)一步探究CuSO₄溶液中哪種粒子能起催化作用．小紅同學(xué)作了如下分析和設(shè)計(jì)．
①小紅同學(xué)認(rèn)為最不可能的是H₂O，他的理由是過(guò)氧化氫溶液中含有水．
②要說(shuō)明另外的兩種粒子是否起到催化作用，小紅同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，完成了這次探究活動(dòng)．

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
a．取一支試管加入5mL5%過(guò)氧化氫溶液，然后加入2～3滴稀硫酸溶液	溶液幾乎沒(méi)有氣泡放出	實(shí)驗(yàn)證明，起催化作用的是Cu2+
b．另取一支試管加入5mL5%過(guò)氧化氫溶液，然后加入2～3滴氯化銅溶液	溶液中有大量產(chǎn)泡放出

③如果要確定CuSO₄是催化劑，還必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定它在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有改變．

Answer 1

分析 （1）從題目中裝置的特點(diǎn)是固體和液體反應(yīng)且不需要加熱，故所選的藥品為過(guò)氧化氫溶液和二氧化錳；加藥品前一定要先檢查裝置的氣密性去分析；
（2）從過(guò)氧化氫酶是蛋白質(zhì)的一種；由于過(guò)氧化氫溶液中含有大量的水分去分析；  
（3）a．從取一支試管加入5mL5%過(guò)氧化氫溶液，然后加入2～3滴稀硫酸溶液（硫酸溶液中含有氫離子和硫酸根離子），溶液幾乎沒(méi)有氣泡放出，說(shuō)明硫酸根離子對(duì)過(guò)氧化氫溶液不起催化作用；結(jié)合上面的結(jié)論可知是硫酸銅溶液中起到催化作用的應(yīng)該是Cu²⁺，所以在步驟b中可加入氯化銅溶液（溶液中含有銅離子）．
③從催化劑的特點(diǎn)是改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變?nèi)シ治觯?/p>

解答 解：（1）題目中裝置的特點(diǎn)是固體和液體反應(yīng)且不需要加熱，故所選的藥品為過(guò)氧化氫溶液和二氧化錳；過(guò)氧化氫溶液在二氧化錳催化作用下生成水和氧氣，二氧化錳在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都沒(méi)有改變，只是加快了過(guò)氧化氫反應(yīng)生成氧氣的速率，故二氧化錳是催化劑，所以二氧化錳就應(yīng)該作為反應(yīng)條件寫(xiě)在等號(hào)的上方，故化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，加藥品前一定要先檢查裝置的氣密性，防止加熱過(guò)程中因裝置漏氣而收集不到制取的氧氣，“實(shí)驗(yàn)前，小明同學(xué)先向儀器A中加入水，然后將導(dǎo)氣管放入水槽中，并打開(kāi)儀器A的活塞，觀察導(dǎo)氣管口是否有連續(xù)的氣泡出現(xiàn)”如果有氣泡冒出，說(shuō)明裝置的氣密性好，否則裝置漏氣；故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑       檢查裝置的氣密性；
（2）過(guò)氧化氫酶是蛋白質(zhì)的一種；由于過(guò)氧化氫溶液中含有大量的水分，故可以得出水分子不可能起催化作用；故答案為：蛋白質(zhì)     過(guò)氧化氫溶液中含有水；  
（3）a．取一支試管加入5mL5%過(guò)氧化氫溶液，然后加入2～3滴稀硫酸溶液（硫酸溶液中含有氫離子和硫酸根離子），溶液幾乎沒(méi)有氣泡放出，說(shuō)明硫酸根離子對(duì)過(guò)氧化氫溶液不起催化作用；結(jié)合上面的結(jié)論可知是硫酸銅溶液中起到催化作用的應(yīng)該是Cu²⁺，所以在步驟b中可加入氯化銅溶液（溶液中含有銅離子）．可以故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
		Cu2+
氯化銅

③由于催化劑的特點(diǎn)是改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；前面的實(shí)驗(yàn)可以得出：CuSO₄溶液能加快過(guò)氧化氫溶液的分解，同時(shí)化學(xué)性質(zhì)不變?nèi)绻�要確定CuSO₄是催化劑，還必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定它在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有改變．故答案為：質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有改變．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法的反應(yīng)原理、注意事項(xiàng)、催化劑的有關(guān)實(shí)驗(yàn)等，綜合性較強(qiáng)，是�？嫉闹�識(shí)點(diǎn)之一．