Question

【題目】某化學興趣小組利用如下圖所示裝置對二氧化碳的性質進行驗證。

當打開K，反應一段時間后：

(1) D燒杯中出現的現象是_______，說明二氧化碳具有的物理性質是___________，具有的化學性質是______________________________。

(2) B處紫色石蕊試液變成紅色，C處澄清石灰水變渾濁。B處使紫色石蕊試液變紅的物質是_______；寫出C處發生變化的文字表達式：__________________________。

(3)在一次實驗課上，各小組同學用在不同地點找來的小石塊與稀鹽酸反應制取二氧化碳。小明發現，相鄰小組氣體產生的速率比自己小組的快。小明將這一情況報告老師，老師鼓勵他們對此問題共同探究。

【提出問題】影響二氧化碳氣體產生速率的因素是什么?

【作出猜想】

①不同地點石塊中碳酸鈣含量不同；

②所用鹽酸的溶質質量分數不同；

③還可能是_______________________。

【設計實驗】 驗證猜想①是否成立，要設計的實驗：分別取大小相同、質量相同、___________________的石塊，加入_________________________、濃度相同的稀鹽酸進行實驗。

【交流討論】實驗中可以通過觀察氣泡產生的劇烈程度，粗略地比較反應速率。若要做到精確比較，應該測量的實驗數據是___________________________________。

【拓展延伸】

①上述實驗中，小明采用了控制變量的研究方法。用此方法探究“催化劑對用過氧化氫溶液制取氧氣的反應速率的影響”時，需要控制不變的因素：有過氧化氫溶液的濃度、_________________ 、_______________(答出兩點即可)。

②甲同學把過氧化氫溶液與氧化鐵粉末混合，發現有大量氣泡產生。他猜想氧化鐵可能是過氧化氫溶液分解的催化劑，決定探究一番。請你一起參與，并填寫下列空白。

【猜想】氧化鐵能作為過氧化氫溶液分解的催化劑。

【實驗驗證】甲同學依次設計了三個實驗：

實驗一：取一定量的過氧化氫溶液于試管中,觀察到有極少量氣泡產生，伸入帶火星的木條，沒有復燃。說明過氧化氫溶液常溫下緩慢分解。

實驗二：在實驗一的試管中加入W g 氧化鐵粉末，有大量氣泡產生，然后伸入帶火星的木條，木條復燃。說明__________________。

實驗三：待反應結束后，將試管里的不溶物濾出，并洗滌、干燥、稱量,固體質量仍為W g。說明____________________________________________。

【實驗結論】甲同學認為，氧化鐵粉末可以作為過氧化氫分解的催化劑。

【反思評價】乙同學認為要證明甲同學的結論正確，僅做這三個實驗還不充分，需要再補充一個探究實驗。探究氧化鐵的____________________在化學反應前后沒有變化。

Answer 1

【答案】 蠟燭熄滅 密度比空氣大 不助燃 不燃燒 二氧化碳 氫氧化鈣 ＋二氧化碳 → 碳酸鈣＋水 石灰石的形狀 形狀相同 質量相同 物質發生反應所產生氣體的時間 催化劑的質量 過氧化氫溶液的質量 氧化鐵加快了過氧化氫溶液的分解 固體是氧化鐵粉末且質量不變 化學性質

【解析】（1）D燒杯中下層蠟燭先熄滅，說明二氧化碳密度比空氣大，且不能燃燒，也不支持燃燒；

（2）大理石和鹽酸反應生成 氯化鈣、水和二氧化碳，二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸可使石蕊變紅，二氧化碳不能使石蕊變紅，二氧化碳與石灰水反應生成碳酸鈣沉淀和水，文字表達式為：氫氧化鈣 ＋二氧化碳 → 碳酸鈣＋水；

（3）【作出猜想】③影響二氧化碳產生速率的因素還可能是 石塊大小不同（或石塊質量不同、鹽酸質量不同）；

【設計實驗】（1）驗證猜想①是否成立，要設計的實驗：其他量都要相同，但要取不同地點的石塊，分別取大小相同、質量相同、形狀相同的石塊，加入質量相同、濃度相同的稀鹽酸進行實驗。

【交流討論】實驗中可以通過觀察氣泡產生的劇烈程度，粗略地比較反應速率，若要做到精確比較，應該測量的實驗數據是相同時間內收集的二氧化碳體積或收集相同體積二氧化碳所需的時間；

【拓展延伸】探究“催化劑對用過氧化氫溶液制取氧氣的反應速率的影響”，需要控制不變的因素有 溫度、溶液的溶質質量分數、溶液質量、壓強等；

實驗二：在實驗一的試管中加入Wg氧化鐵粉末，有大量氣泡產生，然后伸入帶火星的木條，木條復燃，說明加入氧化鐵后產生氧氣的速度加快了很多，說明氧化鐵加快了過氧化氫分解的速度；

實驗三：將試管里的不溶物濾出，并洗滌、干燥、稱量，固體質量仍為Wg，說明了反應前后氧化鐵質量不變；

【反思評價】催化劑在反應前后本身質量和化學性質都不變，所以不僅考慮反應前后氧化鐵質量不變，還需要考慮化學性質是否改變。