Question

某興趣小組為驗證日常生活用的火柴頭上含有KclO₃、MnO₂、S，設計了如圖1實驗流程：

請回答以下問題：
（1）為驗證氣體A，按圖2甲所示進行實驗：若能觀察到

KMnO₄溶液（紫紅色）褪色

的現象，即可證明火柴頭上含有S元素．
（2）步驟②的實驗操作裝置如2乙所示，該操作的名稱是

減壓過濾

，其工作原理是

當找開自來水龍頭，裝置內部的空氣隨自來水被帶走，導致裝置內部壓強減小，使過濾速度加快，得到較干燥的固體物質

．
（3）要證明火柴頭中含有Cl元素的后續實驗步驟是

取濾液C，加入HNO₃和AgNO₃溶液，若觀察到白色沉淀產生，即可證明火柴頭中含有氯元素

．
（4）有學生提出檢驗火柴頭上KClO₃另一套實驗方案（如圖3）：有關的離子反應方程式為

ClO₃^?+3NO₂^?+Ag⁺=AgCl↓+3NO₃^?

，有人提出上述方法中出現白色沉淀并不能充分說明火柴頭上KClO₃的存在，其理由是

AgNO₂與AgCl均為不溶于水的白色沉淀

．
（5）該小組猜測濾渣D對雙氧水分解制氧氣的速率會產生一定的影響，設計并進行了以下5次實驗．

實驗次數	H2O2溶液質量分數%	H2O2溶液用量/毫升	物質D用量/克	反應溫度/℃	收集氣體體積/毫升	所需時間/秒
①	30	5	0	85	2	3.8
②	15	2	0.1	20	2	2.8
③	15	2	0.2	20	2	2.2
④	5	2	0.1	20	2	7.4
⑤	30	5	0	55	2	10.5

由上表可知，實驗①和⑤能證明溫度越高，化學反應速率越快，實驗

②

和

③

證明物質D的用量越大，反應速率越快．
（6）寫出步驟①中發生反應的化學方程式

2KClO₃

MnO2  .

2KCl+3O₂↑S+O₂

點燃  .

SO₂

．

Answer 1

分析：根據題干提供的信息進行分析：（1）火柴頭中含有硫能燃燒，S與O₂反應生成了SO₂，SO₂具有還原性，可用酸性高錳酸鉀溶液來檢驗．（2）減壓過濾，其基本原理是壓強問題．（3）而KClO₃受熱分解成KCl和O₂，故只要驗證出濾液中含有Cl^-，即可驗證了火柴頭中含有氯元素．（4）有學生提出檢驗火柴頭上KClO₃另一套實驗方案中，沒有考慮到AgNO₂與AgCl均為不溶于水的白色沉淀，因而不能證明KClO₃的存在．（5）根據雙氧水分解制取氧氣的速率快慢，即可證明MnO₂的用量對速率的影響．（6）寫出步驟①中發生反應的化學方程式，要注意KClO₃受熱分解、S與O₂反應生成了SO₂．

解答：解：（1）從氧化還原反應角度考查SO₂的檢驗可用KMnO₄溶液，SO₂具有還原性，能被KMnO₄溶液氧化；故答案為：KMnO₄溶液（紫紅色）褪色
（2）本小題考查新教材中出現的減壓過濾，其基本原理是壓強問題，利用壓強差加快過濾速度；故答案為：減壓過濾（或抽濾），工作原理是：當找開自來水龍頭，裝置內部的空氣隨自來水被帶走，導致裝置內部壓強減小，使過濾速度加快，得到較干燥的固體物質．
（3）KCl可溶于水，所以濾液C中含有KCl，可用HNO₃和AgNO₃溶液檢驗；故答案為：取濾液C，加入HNO₃和AgNO₃溶液，若觀察到白色沉淀產生，即可證明火柴頭中含有氯元素．
（4）通過浸泡得到KClO₃溶液，然后被NaNO₂還原為Cl^-，但要考慮AgNO₂不溶于水，能溶與稀硝酸的性質；故答案為：ClO₃^?+3NO₂^?+Ag⁺=AgCl↓+3NO₃^?
AgNO₂與AgCl均為不溶于水的白色沉淀．
（5）從反應條件的控制出發，可從表中數據得到影響化學反應速率的幾個因素，在②和③中，H₂O₂溶液質量分數%、用量，反應溫度、收集的氣體體積均不變，只有D的用量改編，故能證明D的用量與反應速率的關系；故答案為：②和③．
（6）要求寫出相關反應方程式，主要考查思維的嚴密性，特別注意單質S燃燒生成SO₂；故答案為：2KClO₃

MnO2  .

 2KCl+3O₂↑   S+O₂

點燃  .

SO₂．

點評：本題以“火柴頭中某些成分的檢驗”為基本素材，貼近生活，既考查了實驗基本操作（如減壓過濾等）、元素化合物的性質（如SO₂、NaNO₂、KClO₃的性質等），又考查對實驗方案的評價、實驗條件的控制等，是一道能體現新課程理念試題．