Question

【題目】某同學在做二氧化錳催化氯酸鉀分解的實驗時，不小心將黑色的氧化銅當作二氧化錳與氯酸鉀混合加熱，用排水法收集，發(fā)現(xiàn)集氣瓶中氣泡的產(chǎn)生速率加快了。難道氧化銅對氯酸鉀的分解也有催化作用？該同學展開如下探究：

（提出問題）氧化銅對氯酸鉀的分解是否有催化作用？

（設計實驗）

實驗組	實驗步驟	測量數(shù)據(jù)
①	將 3.0 g 氯酸鉀放在試管中加熱，用排水法收集生成的氣體
②	將 3.0 g 氯酸鉀與 1.0 g 二氧化錳均勻混合加熱，用排水法收集生成的氣體
③	將 x g 氯酸鉀與 1.0 g 氧化銅均勻混合加熱，用排水法收集生成的氣體

（1）寫出實驗室加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制氧氣的化學方程式_____。

（2）實驗③中 x 的數(shù)值為_____，測量數(shù)據(jù)為_____。

（實驗結論）

（3）經(jīng)驗證，氧化銅可代替二氧化錳催化氯酸鉀分解。將實驗③完全反應后的固體加水溶解、過濾、_____，若稱量得到 1.0 g 黑色粉末（假設氯酸鉀完全反應），再將黑色粉末和氯酸鉀混合加熱，集氣瓶中的現(xiàn)象與實驗③_____（填“相同”或“不同”）。

（4）實驗室還可以用過氧化氫溶液為原料制取氧氣，與以氯酸鉀為原料制取氧氣相比，用過氧化氫溶液作原料的優(yōu)點是_____（寫一點即可）。某同學查閱資料發(fā)現(xiàn)氧化銅也能催化過氧化氫溶液分解。小組同學為了比較二氧化錳和氧化銅對過氧化氫溶液的催化效果，利用數(shù)字化儀器測得室溫下質量相同的兩種物質分別與 5 mL 5%的過氧化氫溶液在兩個相同的密閉容器內混合時裝置內壓強的變化過程。

（5）由圖像可知：常溫下，_____對過氧化氫的分解催化效果更好。

（6）小明推測兩條曲線最終將合并在一起，請你說出他的理由_____。

Answer 1

【答案】 3.0 相同時間內收集氧氣的體積或收集相同體積氧氣所需的時間 洗滌、干燥 相同 不需要加熱，操作簡單或通過分液漏斗添加藥品，有利于連續(xù)操作 二氧化錳 兩組實驗所用過氧化氫溶液的濃度、體積相等或催化劑只改變反應速率，不改變生成物的質量

【解析】

由題意，根據(jù)設計實驗的步驟可知：

（1）實驗室通過加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣，二氧化錳做催化劑，分解生成氯化鉀和氧氣，反應的化學方程式為。

（2）為探究氧化銅是否對氯酸鉀的分解有催化作用，除催化劑種類外，其余條件均應保持一致，故實驗③所取氯酸鉀的質量與其他組相同，則x為3.0；比較催化效果時，應比較不同組實驗在相同時間內收集到氧氣的體積或收集相同體積氧氣所需的時間。

實驗結論：

（3）根據(jù)給出的實驗結論，可知氧化銅也能催化氯酸鉀分解，則反應前后氧化銅的質量和化學性質均不變，回收的步驟為溶解、過濾、洗滌、干燥。將回收的氧化銅重新作催化劑，催化效果相同，即觀察到的實驗現(xiàn)象與實驗③相同。

（4）二氧化錳催化過氧化氫溶液制取氧氣為固液常溫反應，不需要加熱，操作簡單，且液體藥品可直接通過分液漏斗添加，有利于連續(xù)操作。

（5）根據(jù)圖中的曲線，裝置內壓強曲線的斜率越大，反應生成氧氣的速率越快，則二氧化錳的催化效果更好。

（6）催化劑只改變反應的速率，不能改變生成物的質量，該實驗中兩組實驗所用過氧化氫溶液的濃度、體積相等，則最終產(chǎn)生氧氣的體積也相等，即兩組實驗裝置內的壓強最終會相等。