Question

16．某校化學(xué)興趣小組同學(xué)欲探究氯酸鉀和二氧化錳制氧氣的實驗中反應(yīng)物與催化劑的最佳質(zhì)量比，他們采用如圖所示實驗裝置，分別測定氯酸鉀和二氧化錳在不同質(zhì)量比時，從開始加熱到收集100mL氧氣所用的時間．實驗記錄的數(shù)據(jù)如下

實驗序號	1	2	3	4	5	6	7	8	9
二氧化錳與氯酸鉀的質(zhì)量比	1：40	1：20	1：10	1：5	1：3	1：2	2：3	1：1	2：1
所用時間/s	12.4	8	5	5.5	7.5	9.3	10.5	15	24

請回答下列問題：
（1）寫出實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑
（2）實驗中收集一定體積的氧氣采用的實驗方法利用了氧氣不易溶與水的性質(zhì)．收集氣體前集氣瓶內(nèi)未裝滿水，對實驗結(jié)果沒有 （填“有”或“沒有”）影響．
（3）由實驗數(shù)據(jù)可知二氧化錳與氯酸鉀的最佳質(zhì)量比為1：10
（4）利用雙氧水和二氧化錳制氧氣比加熱氯酸鉀和二氧化錳制氧氣更好，請寫出前者的兩個優(yōu)點 ①節(jié)能②更安全
（5）催化劑能影響化學(xué)反應(yīng)速率，溫度、反應(yīng)物的濃度（或質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、反應(yīng)物的接觸面積等也會影響化學(xué)反應(yīng)速率．分析上表數(shù)據(jù)，結(jié)合影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析：
①當(dāng)二氧化錳與氯酸鉀的質(zhì)量比高于最佳質(zhì)量比時，反應(yīng)速率變小的原因是二氧化錳用量多，導(dǎo)致反應(yīng)物氯酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小
②當(dāng)二氧化錳與氯酸鉀的質(zhì)量比低于最佳質(zhì)量比時，反應(yīng)速率變小的原因二氧化錳用量少，導(dǎo)致氯酸鉀與二氧化錳的接觸面積變小．

Answer 1

分析 （1）氯酸鉀與二氧化錳反應(yīng)，生成氯化鉀和氧氣，據(jù)此寫出化學(xué)反應(yīng)式；
（2）根據(jù)氧氣的溶解性和排出水的體積即為氣體體積來分析
（3）根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)分析，所用時間少的就是反應(yīng)速率快的；
（4）雙氧水和二氧化錳混合制氧氣不需加熱，可以節(jié)能等分析；
（5）根據(jù)反應(yīng)速度的影響因素主要是反應(yīng)物的接觸面積；混合物的混合情況考慮，催化劑多了相對來說反應(yīng)物就少了，反應(yīng)速度就收到了影響；

解答 解：（1）氯酸鉀與二氧化錳反應(yīng)，生成氯化鉀和氧氣，反應(yīng)的方程式為2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
故答案為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
（2）利用排水裝置收集的氣體應(yīng)具備的性質(zhì)是難溶于水；空氣不易溶于水，那么排出水的氣體即為所收集的氣體體積，．
故答案為：不易溶于水；沒有；
（3）通過觀察圖表中的數(shù)據(jù)可知，二氧化錳與氯酸鉀的質(zhì)量比是1：10時，所用的時間最少，反應(yīng)速率最快．
故答案為：1：10；
（4）雙氧水和二氧化錳混合制氧氣不需加熱，可以節(jié)能，同時更安全；副產(chǎn)物是水無污染，更環(huán)保；價格低廉，操作簡便等；
故答案為：節(jié)能；更安全；更環(huán)保；價格低廉，操作簡便等；
（5）①二氧化錳用量過多氯酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就降低了，反應(yīng)物的接觸面積就少了，就影響了反應(yīng)速度；
②反應(yīng)速度的影響因素主要是反應(yīng)物的接觸面積，接觸面積越大反應(yīng)速度就越快，二氧化錳的用量過少與氯酸鉀的接觸面積就越小，所以反應(yīng)速度慢；
故答案為：①二氧化錳用量多，導(dǎo)致反應(yīng)物氯酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小
②二氧化錳用量少，導(dǎo)致氯酸鉀與二氧化錳的接觸面積變�。�

點評 此題探究實驗室用二氧化錳與氯酸鉀制取氧氣時，二氧化錳作催化劑的量要適中，過多或過少反應(yīng)速率都或受到影響．希望同學(xué)們作此試驗時注意二氧化錳的用量，節(jié)約藥品．