Question

【題目】某興趣小組在制取氧氣的實驗過程中，有如下實驗設(shè)計方案，該方案的實驗?zāi)康氖牵禾骄?/span> 對反應(yīng)速率的影響。

編號	溫度	催化劑	氯酸鉀、二氧化錳的質(zhì)量比	生成1升氧氣所需時間/s
實驗Ⅰ	400℃	MnO2	1:1	153
實驗Ⅱ	400℃	MnO2	2:1	240

小芳在實驗時，誤把氧化銅當(dāng)作二氧化錳放入加熱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)也能較快產(chǎn)生氧氣，于是進行如下探究：

【猜想Ⅰ】除二氧化錳、氧化銅外，氧化鐵（Fe2O3）也可以作氯酸鉀分解的催化劑。

【設(shè)計實驗】

按下表進行實驗，并測定開始產(chǎn)生氣體時的溫度（提示：開始產(chǎn)生氣體的溫度越低，表示反應(yīng)速度越快）。

實驗編號	實驗藥品	分解溫度（℃）
①	氯酸鉀	580
②	氯酸鉀和二氧化錳（質(zhì)量比1︰1）	350
	氯酸鉀和氧化銅（質(zhì)量比1︰1）	370
	氯酸鉀和氧化鐵（質(zhì)量比1︰1）	390

【數(shù)據(jù)和結(jié)論】

（1）由實驗 與實驗④對比，證明猜想合理；

（2）驗所用的三種物質(zhì)中，催化效果最好的是 。

【反思】

（1）若要證明氧化鐵是該反應(yīng)的催化劑，還需驗證它在化學(xué)反應(yīng)前后的 和 是否改變。

小林在實驗時，聯(lián)想到了漁民用過氧化鈣（CaO2）增加魚池中的含氧量，提出猜想Ⅱ。

【猜想Ⅱ】過氧化鈣與水反應(yīng)可制取氧氣。

實驗裝置	實驗主要過程
	①檢查裝置氣密性。 ②加入過氧化鈣和水后，有少量細小氣泡緩慢放出，在導(dǎo)管口幾乎收集不到氣體。該裝置放置到第二天，集氣瓶中只收集到極少量氣體，震蕩試管后仍有少量細小氣泡緩慢放出。

實驗結(jié)論：過氧化鈣與水反應(yīng) （填“能”或“不能”）用于實驗室制取氧氣。

【分析與反思】

（1）過氧化鈣與水反應(yīng)雖然沒有快速收集到大量氧氣，但由此實驗現(xiàn)象，小林認(rèn)為漁民用過氧化鈣做增氧劑的主要原因是 。

（2）小林希望對此實驗進行改進，使該反應(yīng)加快，請你幫他提出合理化建議 。

（3）同學(xué)們對過氧化鈣與水反應(yīng)的生成物猜想如下：①氫氧化鈣和氧氣②碳酸鈣和氧氣

你認(rèn)為猜想 （填序號）一定是錯誤的，理由是 。

【計算】該興趣小組的同學(xué)們購得用于增氧的過氧化鈣產(chǎn)品（雜質(zhì)不含鈣元素），標(biāo)簽如圖所示。

試計算：

（1）過氧化鈣的相對分子質(zhì)量為 ；

（2）過氧化鈣中鈣元素與氧元素的質(zhì)量比為 ；

（3）過氧化鈣中鈣元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ；

（4）該產(chǎn)品中過氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為 。

Answer 1

【答案】氯酸鉀和二氧化錳的質(zhì)量比

【分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論】 （1）① （2）二氧化錳或MnO2

【反思】 質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)

【猜想Ⅱ】：不能

【分析與反思】（1）過氧化鈣能在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣，所以可作增氧劑

（2）加熱過氧化鈣和水的混合物（或向過氧化鈣和水的混合物中加入催化劑）

（3）② 化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，而反應(yīng)前沒有碳元素

【計算】（1）72 （2）40:32（或5:4） （3）55．6% （4）72%

【解析】

試題分析：通過表格中的數(shù)據(jù)，實驗Ⅰ和實驗Ⅱ對比：溫度相同，催化劑相同，就是氯酸鉀、二氧化錳的質(zhì)量比不同，故該方案的實驗?zāi)康氖牵禾骄柯人徕浐投�氧化錳的質(zhì)量比對反應(yīng)速率的影響

【分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論】（1）要證明是否除二氧化錳、氧化銅外，氧化鐵（Fe2O3）也可以作氯酸鉀分解的催化劑，首先必須做對比實驗，故由實驗①與實驗④對比，證明猜想合理

（2）實驗所用的三種物質(zhì)中，通過觀察分解溫度，氯酸鉀和二氧化錳的分解溫度最低，故催化效果最好的是二氧化錳或MnO2

【反思】催化劑還必須在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變

【猜想Ⅱ】過氧化鈣和水后，有少量細小氣泡緩慢放出，在導(dǎo)管口幾乎收集不到氣體。該裝置放置到第二天，集氣瓶中只收集到極少量氣體，說明反應(yīng)太慢，故過氧化鈣與水反應(yīng)不能用于實驗室制取氧氣

【分析與反思】（1）過氧化鈣與水反應(yīng)雖然沒有快速收集到大量氧氣，但由此實驗現(xiàn)象，小林認(rèn)為漁民用過氧化鈣做增氧劑的主要原因是：過氧化鈣能在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣，所以可作增氧劑

（2）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：反應(yīng)溫度、反應(yīng)物的接觸面積，是否加入催化劑等，故對此實驗進行改進，使該反應(yīng)加快的合理化建議：加熱過氧化鈣和水的混合物（或向過氧化鈣和水的混合物中加入催化劑）

（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，元素種類在反應(yīng)前后不變，故猜想②是錯誤的，理由是：化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，而反應(yīng)前沒有碳元素

【計算】（1）根據(jù)過氧化鈣的化學(xué)式（CaO2），相對分子質(zhì)量=40+16×2=72

（2）根據(jù)過氧化鈣的化學(xué)式（CaO2），鈣元素與氧元素的質(zhì)量比=40：16×2=40:32（或5:4）

（3）根據(jù)過氧化鈣的化學(xué)式（CaO2），過氧化鈣中鈣元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=40/72×100%=55．6%

（4）根據(jù)標(biāo)簽內(nèi)容，凈含量：100g及鈣（以Ca計）：40%---45%，可以計算出鈣元素質(zhì)量至少=100g×40%=40g，再根據(jù)元素質(zhì)量=物質(zhì)質(zhì)量×元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故可求出過氧化鈣質(zhì)量=40g÷40/72×100%=72 g，故該產(chǎn)品中過氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少=72 g/100g×100%=72%