Question

【題目】某興趣小組同學對實驗室制備氧氣的條件進行如下探究。

【提出問題】①氧化銅是否也能做氯酸鉀分解的催化劑？它是否比二氧化錳催化效果好？

【查閱資料】研究表明，許多金屬氧化物對氯酸鉀的分解有催化作用。分別用下列金屬氧化物作催化劑，氯酸鉀開始發生分解反應和反應劇烈時的溫度如下表所示：

催化劑 溫度 反應程度	氧化鐵	氧化鋁	氧化銅	氧化鎂
開始反應	420℃	515℃	305℃	490℃
劇烈反應	490℃	540℃	350℃	545℃

實驗室用氯酸鉀制取氧氣，如果不用二氧化錳作催化劑，最好選用的金屬氧化物是___________。

【設計并完成實驗】

Ⅰ. 將3.0g氯酸鉀放在試管中加熱

Ⅱ. 將3.0g氯酸鉀與1.0g二氧化錳均勻混合加熱

Ⅲ. 將3.0g氯酸鉀與Xg氧化銅均勻混合加熱

【實驗現象分析】

Ⅲ中X的值應為_____________，實驗Ⅰ和Ⅲ比較可證明______________________。 現象與實驗Ⅲ相同.實驗Ⅱ和Ⅲ對比的目的是______________________。將實驗Ⅲ反應后的固體加水溶解、過濾、洗滌、干燥，然后進行稱量的目的是_____________________________，最后還要再將黑色粉末和_______________混合加熱進行實驗。

【結論】氧化銅也能作氯酸鉀分解的催化劑，實驗Ⅲ中的化學反應的化學方程式為_____________________________________________________。

【實驗反思】MnO2的用量對 H2O2分解反應有何影響？

【設計并完成實驗】利用圖甲裝置探究“MnO2的用量對 H2O2分解反應的影響”，實驗中為3% H2O2溶液，裝置中產生氧氣的量可以用壓強傳感器測出（在等溫條件下，產生氧氣體積與裝置內壓強成正比，反應放熱忽略不計。）

【討論交流】（1）圖乙是“0.1克MnO2與不同體積的3%H2O2溶液混合”的實驗結果，從圖中可以看出________________________________。圖丙是“不同質量的MnO2與相同體積的3%H2O2溶液混合”的實驗結果，從圖中可以看出____________________________________。

Answer 1

【答案】 氧化銅 1.0 氧化銅能加快氯酸鉀分解的速度;比較二氧化錳與氧化銅的催化效果 過濾 驗證氧化銅的質量在化學反應前后是否改變 氯酸鉀 0.1克MnO2與不同體積的3%H2O2溶液混合，過氧化氫的用量越多，速度差不多，但產生的氧氣越多 不同質量的MnO2與相同體積的3%H2O2溶液混合，二氧化錳越多，產生的氧氣一樣多，但速度會加快。

【解析】【查閱資料】由表中的數據可知，不用二氧化錳時選擇氧化銅作催化劑時，開始的溫度與劇烈反應時的溫度是四種物質中最低的，是條件最容易達到的；

【實驗現象分析】（1）控制氯酸鉀的質量、二氧化錳和氧化銅的質量，才能比較出二氧化錳和氧化銅的催化效果，Ⅲ中X的值應為1g；實驗Ⅰ和Ⅲ對比的目的是探究氧化銅是否能加快氯酸鉀分解；實驗Ⅱ和Ⅲ對比的目的是探究二氧化錳和氧化銅哪個對氯酸鉀催化效果更好；催化劑在化學反應前后質量和化學性質不變；將實驗Ⅲ反應后的固體加水溶解、過濾、洗滌、干燥，然后進行稱量，目的是探究氧化銅在反應后的質量是否不變；最后還要再將黑色粉末和氯酸鉀混合加熱，發現實驗現象依然與之前現象相同；

【結論】氯酸鉀在二氧化錳做催化劑的條件下分解成氯化鉀和氧氣，實驗Ⅲ中的化學反應的化學方程式為：：

【討論交流】圖乙是“0.1克MnO2與不同體積的3%H2O2溶液混合”的實驗結果，從圖中可以看出0.1克MnO2與不同體積的3%H2O2溶液混合，過氧化氫的用量越多，產生的氧氣越多，反應速率差不多；圖丙是“不同質量的MnO2與相同體積的3%H2O2溶液混合”的實驗結果，從圖中可以看出不同質量的MnO2與相同體積的3%H2O2溶液混合，二氧化錳越多，反應速度越快，產生的氧氣一樣多。