Question

化学实验研究小组以“过氧化氢制取氧气的最佳条件”为课题并进行实验验证。

[查阅资料]

①MnO₂、FeCl₃、KI都可以作H₂O₂分解的催化剂。

②气压传感器能描绘出密闭容器中压强随时间的变化曲线( 如图)。曲线斜率越大，说明过氧化氢分解速度越快，则该条件对过氧化氢分解速率影响越大。

[进行实验]

连接仪器，___________；将体积相同、浓度不同的过氧化氢溶液和不同质量的MnO₂、FeCl₃、KI分别放在耐压的密闭容器中，用气压传感器测量并采集数据:

实验号	因素	曲线斜率
催化剂种类	催化剂用量(g)	过氧化氢浓度
1	MnO2	0.1	5%	0.383
2	0.3	8%	6.367
3	0.6	10%	18.233
4	FeCl3	0.6	10%	0.099
5	KI	0.6	10%	0.163

[现象与结论] （1）写出装置中反应的化学方程式_____________。

（2）三种催化剂催化效果排序是____________。

（3）实验3观察到瓶内反应剧烈，产生大量白雾，其他实验组中未见到白雾。根据以上信息你认为最适合实验室制取氧气的为____________(填实验号)。

[验证实验]实验小组同学，不采用气压传感器和数字传感器，而是取来150mL集气瓶、水槽、秒表等，重复进行上述实验，通过____________的测试，从而验证结论是否适合实际操作。

[交流与反思]若用下图仪器作为气体发生装置，请从安全角度说出.上述实验操作中的注意事项________(写1条)

Answer

检查装置气密性 MnO2 >KI> FeCl3 实验2(填实验1也可给分;说明:由于实验3反应过于剧烈，4、5太慢，均不可选) 收集150mL气体所需时间 滴加液体速度不宜过快(或药品用量不宜过大)

【解析】

过氧化氢在催化剂催化作用下生成水和氧气。

[进行实验]

进行化学实验之前先要检查装置气密性，故连接仪器，检查装置气密性。

[现象与结论] （1）装置中反应是过氧化氢在催化剂催化作用下生成水和氧气，故反应的化学方程式为。

（2）由表格数据可知，当催化剂用量相同，过氧化氢浓度相同时，二氧化锰的曲线斜率最大，碘化钾次之，氯化铁最小，斜率大说明催化效果好，故三种催化剂催化效果排序是MnO2 >KI> FeCl3。

（3）4、5太慢，实验3观察到瓶内反应剧烈，产生大量白雾，其他实验组中未见到白雾，说明实验3反应过于剧烈，则最适合实验室制取氧气的为实验1或者实验2。

[验证实验]实验可以比较收集相同气体所需时间的不同，比较最适用量，故通过收集150mL气体所需时间的测试，从而验证结论是否适合实际操作。

[交流与反思]装置中含有注射器，可以控制反应物是滴加速度，控制反应速率，故从安全角度，实验操作中的注意事项滴加液体速度不宜过快(或药品用量不宜过大)。