2023年9月23日晚8点,杭州第19届亚运会在杭州奥体中心体有场开幕。本次开幕式首次使用废碳再生的绿色甲醇作为主火炬塔燃料。科研人员利用氢气与二氧化碳在一定条件下合成甲醇,实现了零排放。每生产一吨绿色甲醇可以消纳1. 375吨的二氧化碳,实现了二氧化碳资源化利用,这是对“绿色亚运”的美好诠释,彰显我国正积极推动双碳目标的实现。
氧气在化学中有着举足轻重的地位,实验小组的同学用下图装置测定空气中氧气含量。
(1)如图1所示,用红磷在空气中燃烧来测定空气中氧气含量,发生反应的文字表达式为。
【实验改进】
改进一:点火方式改进。
(2)如图2所示,利用电热丝通电放出热量引燃红磷,其优点是(写一点)。
改进二:测量方式改进。
为了帮助同学们更好地理解空气中氧气含量测定的实验原理,老师用气压传感器测定了图1装置内的压强变化,其变化情况如图3所示。
(3)CD段压强减小,原因是。
(4)用硫代替红磷完成此实验,集气瓶内气压变化趋势与图3(填“相同”或“不同”)。
改进三:反应装置的创新。
(5)小雅利用图4测定空气中氧气含量,已知试管的容积为100mL,注射器抽拉至50mL,则理论上注射器的活塞应停留在刻度为mL处。
物质 | 二氧化碳 | 氮气 | 氧气 |
沸点/℃ | -56.55 | -195.8 | -183.0 |
小松同学用“双氧水”(过氧化氢溶液)清洗伤口时,不小心将过氧化氢溶液滴到水泥地板上,发现有大量气泡产生。
【查阅资料】
①水泥块中含有氯化铁。二氧化锰、碘化钾都可以作过氧化氢分解的催化剂。
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1)。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。
实验一:探究氯化铁能否做过氧化氢分解的催化剂。
(1)
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
1、向装有过氧化氢溶液的试管中,伸入带火星的木条 | 木条不复燃 | 常温时过氧化氢溶液分解慢 |
2、向装有过氧化氢溶液的试管中加入氯化铁,再伸入带火星的木条 | 氯化铁能加快过氧化氢的分解速率 |
(2)小芳认为:仅凭上述两个实验还不能证明氯化铁为过氧化氢分解的催化剂,她觉得需要探究它在化学反应前后不变。
经实验证明,氯化铁能做过氧化氢分解的催化剂。
实验二:探究过氧化氢分解速率的影响因素。
将体积相同、浓度不同的过氧化氢溶液和不同质量的二氧化锰、氯化铁、碘化钾分别放在如图2的密闭容器中,并用气压传感器采集数据
实验序号 | 催化剂种类 | 催化剂质量/g | 温度/℃ | 过氧化氢浓度 | 曲线斜率 |
1 | 二氧化锰 | 0.1 | 10 | 2% | 0.383 |
2 | 0.1 | 20 | 2% | 2.145 | |
3 | 0.3 | 20 | 5% | 6.367 | |
4 | 氯化铁 | 0.3 | 20 | 5% | 0.099 |
5 | 碘化钾 | 0.3 | 20 | 5% | 0.163 |
(3)由实验2和(填实验序号)可知,在其他条件相同时,温度越高,过氧化氢溶液分解速率越快;由实验3,4,5比较可知,催化效果最好的是。
(4)分析上表,过氧化氢分解速率的影响因素,除了温度,还有(填一种)。