《2026年金考卷中考试题汇编45套化学山东专版》

19. （13 分）化学小组的同学利用实验室制取氧气以及工业炼铁的化学原理进行实验探究。请根据题目要求，回答下列问题：
（1）H₂O₂制取氧气的实验原理。
①用 H₂O₂溶液(MnO₂作催化剂)制氧气的化学方程式为$2H₂O₂ \stackrel{MnO₂}{=\!=\!=} 2H₂O + O₂↑$。
②收集氧气时可以用向上(填“向上”或“向下”)排空气法。
（2）催化剂对 H₂O₂分解的影响。小组同学设计的实验装置如图 1 所示，用电子秤称量 0.04 g、0.08 g、0.12 g 的 MnO₂粉末，分别加入三只锥形瓶中，用注射器各量取 8 mL 3%的 H₂O₂溶液，连接装置，将 H₂O₂溶液注入锥形瓶中，用压强传感器测量各锥形瓶中压强，压强随时间（前 100 s）的变化曲线如图 2。

①根据图 2 提供的信息，从控制合适的反应速率和节约试剂的角度分析，催化分解 8 mL 3%的 H₂O₂溶液制氧气时，MnO₂的最佳用量为0.08g(填“0.04 g”“0.08 g”“0.12 g”之一)。
②MnO₂催化 H₂O₂制氧气时，氧气的最终产量与 MnO₂的用量无关(填“有关”或“无关”)。
③金属铂也可以催化 H₂O₂制氧气。小组同学设计如图 3 所示装置制取氧气，实验过程中，若观察到安全管内液面不断上升，说明锥形瓶内压强过大，此时可采取的合理安全措施是将铂丝向上提起，使其与H₂O₂溶液脱离接触、将锥形瓶浸入冷水中(合理即可)（写出两条即可）。
（3）用 CO（含少量 CO₂和水蒸气）测定某 Fe₃O₄样品（杂质为固体且不反应）中 Fe₃O₄的质量分数。实验装置如图 4 所示，检查装置的气密性，进行实验。（假设发生的化学反应都充分反应）

①装置 B 的作用是浓硫酸具有吸水性，能吸收一氧化碳中的水蒸气，防止对实验结果产生干扰。。
②在装置 C 的硬质玻璃管中加入该 Fe₃O₄样品 15 g，充分反应后继续通 CO 至硬质玻璃管冷却，测得装置 A 质量增加 2.2 g，装置 D 质量增加 8.8 g，此时装置 C 的硬质玻璃管中固体的总质量为11.8g(精确至 0.1 g)，该 Fe₃O₄样品中 Fe₃O₄的质量分数为77.3%(精确至 0.1%)。
③从环保角度考虑，该实验装置存在的不足之处是缺少尾气处理装置。

答案： $19 (1)①2H₂O₂ \stackrel{MnO₂}{=\!=\!=} 2H₂O + O₂↑ ②$向上 ③将铂丝向上提起，使其与H₂O₂溶液脱离接触，将锥形瓶浸入冷水中(合理即可)
(2)①0.08g ②无关 ③缺少尾气处理装置
[解题思路]
(2)①由题图2可知，MnO₂的最佳用量为0.08g时，反应速率适中且比较节约试剂。②催化剂只能改变反应物的反应速率，不能改变生成物的质量。③安全管内液面不断上升，说明锥形瓶内压强逐渐增大，为了安全起见，可将铂丝向上提起，使其与H₂O₂溶液分离，从而使反应停止，或将锥形瓶浸入冷水中，可以减小反应的速率。
(3)①浓硫酸具有吸水性，能吸收一氧化碳中的水蒸气，防止对实验结果产生干扰。
②装置D质量增加8.8g，说明生成的二氧化碳的质量为8.8g，设参加反应的Fe₃O₄的质量为x，生成Fe的质量为y，则有
$Fe₃O₄ + 4CO \stackrel{高温}{=\!=\!=} 3Fe + 4CO₂$
232 168 176
x y 8.8g
$\frac{232}{x} = \frac{168}{y} = \frac{176}{8.8g}$
解得x = 11.6g，y = 8.4g
装置C的硬质玻璃管中固体的总质量为生成的铁和样品中杂质的质量，则此时装置C的硬质玻璃管中固体的总质量为8.4g + (15g - 11.6g) = 11.8g，该样品中Fe₃O₄的质量分数为$\frac{11.6g}{15g}×100% ≈ 77.3%。$
③一氧化碳是有毒气体，直接排放到空气中会污染环境，需要进行尾气处理。