小郡同学用“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。于是小郡同学进行了有关科学探究:
【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率越快,则该条件对过氧化氢分解速率的影响越大。
实验一:探究氯化铁能否作过氧化氢分解的催化剂
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 | 常温时过氧化氢分解缓慢 |
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 | 木条复燃 | 氯化铁能加快过氧化氢的分解速率 |
【解释与结论】
(1)小郡同学通过分析上述实验现象得出结论:氯化铁可作为过氧化氢分解的催化剂。小西同学认为小郡的结论不正确,理由是还未证明反应前后氯化铁的①________不变。
最终小郡和小西同学通过进一步的相关实验得出结论:氯化铁能作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
【实验步骤】
(2)步骤一:小郡同学利用图2实验装置进行数字化实验,实验开始前,首先要检查装置的气密性,请设计合理的操作方法:②________。
步骤二: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,并采用气压传感器采集数据。
【收集数据】得到下表数据及其中一组实验的变化曲线(图1):
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 | 二氧化锰 | 0.1 | 20 | 2% | 2.145 |
3 | 二氧化锰 | 0.1 | 20 | 5% | 4.269 |
4 | 二氧化锰 | 0.3 | 20 | 5% | 6.367 |
5 | 氯化铁 | 0.3 | 20 | 5% | 0.099 |
6 | 碘化钾 | 0.3 | 20 | 5% | 0.163 |
【解释与结论】
(3)小郡同学通过分析上表实验数据得出了下列结论,其中正确的是③___________(填字母序号)。
A. 通过实验1与实验3作对照,可以得知温度对反应速率的影响 |
B. 当其他条件相同时,温度越高,过氧化氢分解速率越快 |
C. 当其他条件相同时,过氧化氢溶液的浓度越大,分解速率越快 |
D. 过氧化氢的分解速率与催化剂的质量多少无关 |
(4)除了上述结论外,通过比较实验4、5、6可知,对过氧化氢分解催化效果最好的催化剂是④________。
(5)分析图1中所得压强随时间的变化曲线,你认为BC段斜率变小的原因可能是⑤________。
【反思与交流】
(6)完成实验探究后,小郡认为生活中所用的“双氧水”消毒应⑥________保存以保证消毒效果。