Question

9．某興趣小組同學對實驗室制備氧氣的催化劑進行如下探究．
【提出問題】
①二氧化錳常作為氯酸鉀分解制取氧氣的催化劑，那其他氧化物是否也能催化氯酸鉀分解呢？是否比二氧化錳催化效果更好？
【查閱資料】
研究表明，許多金屬氧化物對氯酸鉀的分解（分解時放出熱量）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(fā)生分解反應和反應劇烈時的溫度如表所示：

	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，最好選用的氧化物是氧化銅．
【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二氧化錳混合均勻加熱
Ⅲ．將Xg氯酸鉀與1.0g氧化銅混合均勻加熱
【實驗現(xiàn)象分析】
將實驗Ⅲ反應后的固體加水溶液、過濾、洗滌、干燥，若稱量得到1.0g黑色粉末，再將黑色粉末和Xg氯酸鉀混合加熱，現(xiàn)象與實驗Ⅲ相同．Ⅲ中X的值應為3.0，實驗I和Ⅲ比較可證明CuO改變KClO₃分解的速率．
【結論】
氧化銅也能做氯酸鉀分解的催化劑，實驗Ⅲ中的化學反應方程式為2KClO₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑．
（注意：若答對該題獎勵4分，化學十九總分不超過60分）
【實驗反思】
（1）實驗Ⅱ和Ⅲ對比的目的是CuO對KClO₃催化效果是否比MnO₂好．
（2）在相同溫度下比較兩組實驗產生氧氣的快慢，通�？刹捎玫姆椒ㄓ校�
①測量相同時間內收集氧氣的體積大��；
②測量收集相同體積氧氣所需要時間長短．

Answer 1

分析 【查閱資料】對比表格中的數(shù)據(jù)選擇合適的催化劑；
【設計并完成實驗】根據(jù)控制變量的實驗方法來分析；
【結論】根據(jù)化學反應的原理以及化學方程式的寫法來分析；
【實驗反思】（1）根據(jù)控制變量的實驗方法來分析；
（2）根據(jù)在相同溫度下，比較兩組實驗產生O₂的快慢可采用測相同時間內產生O₂的體積或收集相同體積O₂所需的時間進行解答．

解答 解：【查閱資料】根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，加入催化劑后氯酸鉀分解溫度最低的是氧化銅，所以實驗室用氯酸鉀制取氧氣，如果不用二氧化錳作催化劑，最好選用的氧化物是氧化銅；故填：氧化銅；
【實驗現(xiàn)象分析】為了對比催化劑的催化效果，選取的氯酸鉀質量應該相等，也應該取3.0g；實驗I中是3.0g氯酸鉀，實驗Ⅲ中是3.0g氯酸鉀與1.0g氧化銅，兩個實驗比較可證明CuO改變KClO₃分解的速率；故填：3.0；CuO改變KClO₃分解的速率；
【結論】氯酸鉀在氧化銅作催化劑，加熱的條件下分解為氯化鉀和氧氣；故填：2KClO₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑；
【實驗反思】（1）實驗Ⅱ和Ⅲ的區(qū)別是催化劑的種類不同，這兩組實驗對比可以看出CuO對KClO₃催化效果是否比MnO₂好；故填：CuO對KClO₃催化效果是否比MnO₂好；
（2）在相同溫度下，比較兩組實驗產生O₂的快慢可采用測相同時間內產生O₂的體積或收集相同體積O₂所需的時間；
故填：①相同時間內收集氧氣的體積大�。虎谑占�相同體積氧氣所需要時間長短（或其他合理答案）．

點評 此題考查氣體制備過程中催化劑的選擇問題，催化劑能改變化學反應速率，對于有氣體生成的反應，反應速率的快慢可以通過收集相同體積的氣體所用時間的長短來體現(xiàn)．