Question

12．催化劑在科研、醫(yī)藥生產(chǎn)和電子工業(yè)等前沿領域有著廣泛應用．

【實驗1】驗證二氧化錳是過氧化氫分解反應的催化劑
某同學設計如下實驗：分別取5mL5%的過氧化氫溶液于兩支試管中，向B中試管內加入少量二氧化錳（如圖1所示）．A中帶火星的木條不復燃，B中帶火星的木條復燃．
A中木條不復燃的原因是氧氣的濃度不夠或沒有氧氣產(chǎn)生，B中反應的化學方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
有同學認為上述實驗方案不足以證明二氧化錳是該反應的催化劑，理由是不能證明二氧化錳在反應前后的質量和化學性質沒有改變．
【實驗2】為探究二氧化錳對氯酸鉀分解的催化作用．在相同條件下，同學們按下表進行實驗，并記錄相關數(shù)據(jù)．（其他影響實驗的因素均相同）

編號	KC103 質量/g	其他物質質量/g	待測數(shù)據(jù)
實驗1	2.0	/
實驗2	a	Mn02 0.5

①表中a的數(shù)值應是2.0；
②表中的待測數(shù)據(jù)指D（填字母序號）．
A．氧氣的質量          B．反應后固體的質量
C．氧氣的體積          D．單位時間內產(chǎn)生氧氣的體積
 ③設計“實驗1”的目的是對比．
【拓展】
（1）同學們繼續(xù)探究二氧化錳是否參與了氯酸鉀的分解反應．
氯酸鉀和二氧化錳混合加熱的化學方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KC1+30₂↑．已知氯酸鉀與二氧化錳混合加熱時連續(xù)發(fā)生如下反應，試分析后按要求填空．
（I）2KC10₃+2Mn0₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KMn0₄+Cl₂↑+0₂↑；
（Ⅱ）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（用化學方程式表示）；
（Ⅲ）K₂Mn0₄+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KCl+Mn0₂+0₂↑．
通過以上分析，同學們得出結論：二氧化錳參與了氯酸鉀的分解反應．
（2）氟利昂釋放出的氯原子參與了臭氧層的破壞，其他微觀示意圖如圖2，綜合圖中①②③的反應過程，寫出臭氧層被破壞的化學方程式：2O₃$\frac{\underline{\;\;\;CL\;\;\;}}{日光}$3O₂．

Answer 1

分析 【實驗1】根據(jù)過氧化氫不加催化劑也能分解，但反應速度慢，二氧化錳能加快過氧化氫，根據(jù)反應原理找出反應物、生成物、反應條件，根據(jù)化學方程式的書寫方法、步驟進行書寫即可；
【實驗2】設計實驗1是為了只加熱氯酸鉀測定產(chǎn)生氧氣的時間和體積量；實驗2是為了測定加入二氧化錳后的同等質量的氯酸鉀加熱反應，生成氧氣的速度及體積量，然后進行對比說明二氧化錳在反應中所起的作用．
【拓展】
（1）II高錳酸鉀在產(chǎn)物中沒有出現(xiàn)，綜合I、II可以看出是發(fā)生了分解反應．
（2）綜合圖示以及該反應的過程，關鍵是找反應物生成物以及條件，進而完成．

解答 解：【實驗1】雙氧水在常溫下能分解，但反應速度慢，A中木條不復燃的原因是氧氣的濃度不夠或沒有氧氣產(chǎn)生；過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
故答案為：氧氣的濃度不夠或沒有氧氣產(chǎn)生；2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；不能證明二氧化錳在反應前后的質量和化學性質沒有改變；
【實驗2】為探究二氧化錳對氯酸鉀分解所起的作用．在相同條件下表中a的數(shù)值應是2.0g，這樣才能和實驗1只加熱氯酸鉀測定產(chǎn)生氧氣的時間和體積量進行對比；②表中的待測數(shù)據(jù)指單位時間內產(chǎn)生氧氣的體積，從而明確二氧化錳在反應中加快化學反應速率所起的催化作用．
故答案為：①2.0；②D；③對比；
【拓展】
（1）II高錳酸鉀在產(chǎn)物中沒有出現(xiàn)，綜合I、II可以看出該反應的反應物是高錳酸鉀，產(chǎn)物是錳酸鉀，也就是發(fā)生了分解反應．
（2）由微觀示意圖可以看出，反應物是臭氧生成物是氧氣，條件是氯原子及日光，以此解決問題．
故答案為：（1）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；（2）2O₃$\frac{\underline{\;\;\;CL\;\;\;}}{日光}$3O₂．

點評 此題是對催化劑知識的探討，解題的關鍵是利用相關的信息對催化劑的反應機理有一定的認識，是一道訓練學生思維的開放性習題．