Question

11．科學(xué)探究是奇妙的過(guò)程，請(qǐng)你一起參與實(shí)驗(yàn)探究．
【提出問(wèn)題】不同的氧化物在氯酸鉀制取氧氣實(shí)驗(yàn)中能否起催化作用
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】按表完成實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	氯酸鉀質(zhì)量	氧化物	產(chǎn)生氣體的體積	耗時(shí)
1	0.6g	/	9.8mL	480s
2	0.6g	0.2g二氧化錳	67mL	36.5s
3	0.6g	0.2g氧化鐵	67mL	89.5s

（1）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)2反應(yīng)的化學(xué)方程式2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$3O₂↑+2KCl；
（2）測(cè)量實(shí)驗(yàn)3中氧氣的體積，所需的量筒規(guī)格為100（選填“10”、“50”或“100”）mL；
（3）為證明氧化鐵是該反應(yīng)的催化劑，同學(xué)們又完成了以下的實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ在實(shí)驗(yàn)3反應(yīng)后的混合物中加足量的水溶解，過(guò)濾，將濾渣洗滌干燥，用電子天平稱(chēng)量，質(zhì)量為0.2g；
Ⅱ?qū)⑦^(guò)量的CO通入濾出的固體，按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并分析研究．
甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告如表：

裝置	現(xiàn)象	結(jié)論
A	紅色固體全部變黑	生成了鐵
B	石灰水變渾濁	產(chǎn)生了二氧化碳

乙同學(xué)提出氧化亞鐵、四氧化三鐵也是黑色固體，上述實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的固體不一定是單質(zhì)鐵，于是進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：將黑色固體研磨后，取少量，加入足量的CuSO₄（填化學(xué)式）溶液，觀察到黑色固體全部消失轉(zhuǎn)化為紅色固體，由此確認(rèn)了黑色固體是鐵．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】以上實(shí)驗(yàn)證明氧化鐵能作為氯酸鉀受熱分解的催化劑，兩種氧化物相比，二氧化錳（選填“二氧化錳”或“氧化鐵”）的催化效果好．
【定量計(jì)算】若產(chǎn)生的二氧化碳完全被B裝置中澄清的石灰水吸收，一段時(shí)間后，B處錐形瓶中增重0.11g，求A處生成的鐵的質(zhì)量．

Answer 1

分析 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）根據(jù)氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下加熱生成氯化鉀和氧氣進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)量筒使用的就近原則進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)會(huì)生成碳酸鈣沉淀和水進(jìn)行分析；
根據(jù)鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅進(jìn)行分析；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)費(fèi)時(shí)的多少來(lái)看誰(shuí)的催化效果好；
【定量計(jì)算】根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量和化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下加熱生成氯化鉀和氧氣，化學(xué)方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
（2）量筒使用時(shí)，應(yīng)該采用就近原則，所以測(cè)量實(shí)驗(yàn)3中氧氣的體積，所需的量筒規(guī)格為100mL；
（3）二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)會(huì)生成碳酸鈣沉淀和水，所以

裝置	現(xiàn)象	結(jié)論
A	紅色固體全部變黑	生成了鐵
B	石灰水變渾濁	產(chǎn)生了二氧化碳

鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，所以
將黑色固體研磨后，取少量，加入足量的CuSO₄ 溶液，觀察到黑色固體全部消失轉(zhuǎn)化為紅色固體，由此確認(rèn)了黑色固體是鐵；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】從表中的數(shù)據(jù)可知，在氣體條件相同的條件下，用二氧化錳做催化劑時(shí)，耗時(shí)36.5s；用氧化鐵做催化劑時(shí)耗時(shí)89.5s，所以二氧化錳的催化效果好；
【定量計(jì)算】設(shè)A處生成的鐵的質(zhì)量為x
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，
                         112   132
                          x     0.11g
    $\frac{112}{x}$=$\frac{132}{0.11g}$
    x=0.09g
答：A處生成的鐵的質(zhì)量為0.09 g．
故答案為：（1）2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
（2）100；
（3）

裝置	現(xiàn)象	結(jié)論
A
B	石灰水變渾濁

CuSO₄，鐵；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】二氧化錳；
【定量計(jì)算】A處生成的鐵的質(zhì)量為0.09 g．

點(diǎn)評(píng) 此題看似復(fù)雜，但只要同學(xué)們信息了解題目，就容易做好．