Question

興趣小組的同學們在老師的指導下進行實驗室制取氧氣的實驗．
（1）甲同學稱取一定質(zhì)量的KMnO₄固體放入大試管中，試管口略向下傾斜，是為了防止

 

，將溫度控制在250℃加熱制取O₂．實驗結(jié)束時，乙同學發(fā)現(xiàn)用排水法收集到的O₂大于理論產(chǎn)量．針對這一現(xiàn)象，同學們進行了如下探究：
【提出猜想】猜想I：反應生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅰ：反應生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想Ⅲ：反應生成的K₂MnO₄和MnO₂分解都放出O₂．
【實驗驗證】同學們分成兩組，分別進行下列實驗：
第一組同學取一定質(zhì)量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質(zhì)量不變，則猜想

 

錯誤；第二組同學取K₂MnO₄在250℃條件下加熱，沒有用測定質(zhì)量的方法得出了猜想II正確的結(jié)論．該組同學選擇的實驗方法是

 

．
【拓展延伸】實驗發(fā)現(xiàn)，KClO₃固體加熱制取O₂的反應速率很慢，但如果 將KMnO₄固體與KClO₃固體混合加熱，則KClO₃的分解速率大大加快．請說明KMnO₄在KClO₃的分解反應中是否作催化劑，為什么？

 

．
【實驗反思】通過以上實驗探究，同學們還想探究影響反應速率的其他因素．
（2）實驗室可以用鋅與稀硫酸反應制取氫氣，同學們想探究影響鋅與稀硫酸反應快慢的因素．反應過程中，用前10min內(nèi)收集的氫氣體積比較反應的快慢．控制其他條件相同，進行下表四組實驗，獲得數(shù)據(jù)如下表．

驗實號編	試劑		前10min內(nèi)產(chǎn)生的氫氣體積（mL）
	不同純度的鋅	不同體積和濃度的稀硫酸
a	純鋅	30 mL 30%	564.3
b	含雜質(zhì)的鋅	30 mL 30%	634.7
c	純鋅	30 mL 20%	449.3
d	純鋅	40 mL 30%	602.8

①比較實驗 a 和實驗 b，可以得到的結(jié)論是

 

．
②為了研究硫酸濃度對反應快慢的影響，需比較實驗

 

和實驗

 

（填編號）．
③控制其他條件相同，需控制的條件是

 

（例舉一種條件即可）．

Answer 1

考點：影響化學反應速率的因素探究,氧氣的檢驗和驗滿,制取氧氣的操作步驟和注意點,催化劑的特點與催化作用

專題：科學探究

分析：（1）考慮KMnO₄固體制取氧氣的注意事項：試管口略向下傾斜的原因；
【實驗驗證】根據(jù)實驗現(xiàn)象，可以判斷物質(zhì)的性質(zhì)；氧氣能夠供給呼吸，支持燃燒，能使帶火星的木條復燃；
【拓展延伸】根據(jù)實驗的過程分析：KMnO₄在KClO₃的分解反應中是否作催化劑；
【實驗反思】
（2）①通過表格比較實驗的相同點和不同點得出結(jié)論；
②利用控制變量法分析自變量是硫酸的濃度，因變量是反應的快慢進行分析選擇對比組；
③從外因?qū)ふ倚枰�控制的條件：溫度，顆粒大小等．

解答：解：（1）稱取一定質(zhì)量的KMnO₄固體放入大試管中，試管口略向下傾斜，是為了防止防止冷凝水回流到熱的試管底部，使試管炸裂；
【實驗驗證】
在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質(zhì)量不變，說明250℃時，二氧化錳不能分解，所以“猜想I：反應生成的MnO₂分解放出O₂；猜想Ⅲ：反應生成的K₂MnO₄和MnO₂分解都放出O₂”錯誤；
【拓展延伸】
如果將KMnO₄固體與KClO₃固體混合加熱，則KClO₃的分解速率大大加快．KMnO₄在KClO₃的分解反應中不是作催化劑，原因是加了高錳酸鉀之后，產(chǎn)生氧氣速度加快是因為高錳酸鉀分解也會產(chǎn)生氧氣，同時產(chǎn)生的二氧化錳對氯酸鉀的分解起催化作用．
【實驗反思】①實驗a和實驗b，相同點是同體積同濃度的稀硫酸，不同點是含雜質(zhì)的鋅和純鋅，結(jié)果含雜質(zhì)的鋅比純鋅反應速率要快；
②要研究硫酸濃度對反應快慢的影響，需要不同濃度的硫酸，而要控制鋅的純度相同，比較產(chǎn)生氫氣的快慢，因此對比組是a和c；
③控制變量法需要考慮的是自變量和因變量，而其它外界條件均保存相同，因此控制其他條件相同，需控制的條件如；溫度（或鋅粒形狀大�。�．
故答案為：
（1）防止冷凝水回流到熱的試管底部，使試管炸裂；
[實驗驗證]Ⅰ、Ⅲ；將帶火星的木條放入試管內(nèi)；
[拓展延伸]高錳酸鉀不是催化劑，是因為加了高錳酸鉀之后，產(chǎn)生氧氣速度加快是因為高錳酸鉀分解也會產(chǎn)生氧氣，同時產(chǎn)生的二氧化錳對氯酸鉀的分解起催化作用；
（2）①與同體積同濃度的稀硫酸反應，含雜質(zhì)的鋅比純鋅反應速率要快．②a和c；③溫度（或鋅粒形狀大小，答案合理即可）

點評：本題考查了兩種制取氧氣的方法，然后以高錳酸鉀制取氧氣進行相關問題的探究，對于探究實驗的設計，一定要有明顯的現(xiàn)象差別才可以，所以在錳酸鉀和二氧化錳是否會生成氧氣探究中，就有兩個方案可以參考，質(zhì)量變化法和生成物檢驗法，掌握氯酸鉀和高錳酸鉀的性質(zhì)，理解催化劑的概念是解題的關鍵．