Question

18．某興趣小組在制取氧氣的實驗過程中，有如下實驗設計方案，該方案的實驗目的是：探究氯酸鉀和二氧化錳的質量比對反應速率的影響．

編號	溫度	催化劑	氯酸鉀、二氧化錳的質量比	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，誤把氧化銅當作二氧化錳放入加熱，結果發(fā)現也能較快產生氧氣，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．
【設計實驗】
按下表進行實驗，并測定開始產生氣體時的溫度（提示：開始產生氣體的溫度越低，表示反應速度越快）．

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（質量比1：1）	350
①	氯酸鉀和氧化銅（質量比1：1）	370
②	氯酸鉀和氧化鐵（質量比1：1）	390

【數據和結論】
（1）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中，催化效果最好的是二氧化錳．
【反思】
（1）若要證明氧化鐵是該反應的催化劑，還需驗證它在化學反應前后的質量
和化學性質是否改變．
小林在實驗時，聯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．

實驗結論：過氧化鈣與水反應不能（填“能”或“不能”）用于實驗室制取氧氣．
【分析與反思】
（1）過氧化鈣與水反應雖然沒有快速收集到大量氧氣，但由此實驗現象，小林認為漁民用過氧化鈣做增氧劑的主要原因是過氧化鈣在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣，所以可以作為增氧劑．
（2）小林希望對此實驗進行改進，使該反應加快，請你幫他提出合理化建議加熱過氧化鈣和水的混合物．
【拓展與延伸】
實驗創(chuàng)新是中學生最為重要的科學素養(yǎng)．圖是某學校的師生對“MnO₂催化H₂O₂溶液分解實驗裝置的創(chuàng)新設計”，實驗過程如下：

①將一支球形干燥管水平放置，用滴管吸取3mL（密度為1g/mL）質量分數為5%的H₂O₂加入干燥管的球泡內，再用藥匙取0.2gMnO₂粉末，加在干燥管的進氣管的管壁上．
②點燃橡膠塞上棒香后，塞緊干燥管并將其豎立，觀察到帶火星的棒香立即復燃．
對該創(chuàng)新實驗的評價，你認為不合理的是B（填序號）．
A．實驗中所用的儀器、材料及藥品均易得到
B．實驗使用的藥品用量太大
C．反應速度太慢，耽誤時間
D．實驗現象明顯，整個裝置好似點燃的燈塔，趣味性強．

Answer 1

分析 根據實驗數據可知，該方案的實驗目的是：探究氯酸鉀和二氧化錳的質量比對反應速率的影響進行解答；
【數據和結論】（1）比較加入氧化鐵后氯酸鉀分解產生氧氣的溫度與只加熱氯酸鉀時產生氧氣的溫度高低即可；
（2）根據分解溫度最低的催化效果最好解答；
【反思】（1）根據催化劑的基本概念解答．
【猜想Ⅱ】實驗結論：根據過氧化鈣與水反應生成氧氣的速率太慢進行解答；
【分析與反思】
（1）根據實驗現象，過氧化鈣在水中反應的速度慢，持續(xù)的時間長，進行分析解答；
（2）根據過氧化鈣（CaO₂）室溫下穩(wěn)定，在300℃時分解成氧氣，由此可知加熱過氧化鈣和水的混合物有可能會使反應加快進行分析解答；
【拓展與延伸】根據實驗的原理、操作及現象分析解答；

解答 解：根據實驗數據可知，該方案的實驗目的是：探究氯酸鉀和二氧化錳的質量比對反應速率的影響；故填：氯酸鉀和二氧化錳的質量比；
【數據和結論】
（1）加入氧化鐵后氯酸鉀分解產生氧氣的溫度比只加熱氯酸鉀時產生氧氣的溫度低很多；故答案選①．
（2）分解溫度最低的催化效果最好，故答案：二氧化錳；
【反思】
（1）催化劑是指在化學反應中能改變其他物質的化學反應速度而本身的質量和化學性質都不發(fā)生改變的物質，故答案：質量；化學性質；
【猜想Ⅱ】實驗結論：過氧化鈣與水反應生成氧氣的速率太慢，所以不能用于實驗室制取氧氣；故填：不能；
【分析與反思】
（1）根據實驗現象，過氧化鈣在水中反應的速度慢，持續(xù)的時間長，所以用過氧化鈣做增氧劑的主要原因是：過氧化鈣在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣；故答案為：過氧化鈣在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣，所以可以作為增氧劑；
（2）根據過氧化鈣（CaO₂）室溫下穩(wěn)定，在300℃時分解成氧氣，由此可知加熱過氧化鈣和水的混合物有可能會使反應加快，因此實驗的改進方法有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）；故填：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）；
【拓展與延伸】根據圖中師生對“MnO₂催化H₂O₂溶液分解實驗裝置的創(chuàng)新設計”可知，該實驗裝置儀器及材料好準備，藥品使用量少，反應速度快且現象明顯，并能激發(fā)學生的興趣；故答案為：B

點評 本題考查知識綜合，考查的點多面廣．它不但考查了考查了影響化學反應速率的因素，還考查了裝置的選取方法的掌握和應用，解答此類題目時，只有抓住實驗目的、結論，前后聯系，進行細致的思考、推斷，才可準確無誤地解答出各個問題．