Question

1．某興趣小組同學(xué)對實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的條件進(jìn)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(fā)生分解反應(yīng)和反應(yīng)劇烈時(shí)的溫度如下表所示：

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

實(shí)驗(yàn)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氧化銅．
設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】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X g氯酸鉀與1.0g氧化銅均勻混合加熱
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析】Ⅲ中X的值應(yīng)為3.0g，實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅲ比較可證明CuO改變KClO₃分解的速率．將實(shí)驗(yàn)Ⅲ反應(yīng)后的固體加水溶解、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(shí)驗(yàn)Ⅲ相同，這些步驟是為了證明氧化銅在該化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不變．
【結(jié)論】氧化銅也能作氯酸鉀分解的催化劑，實(shí)驗(yàn)Ⅲ中的化學(xué)反應(yīng)的符號表達(dá)式為2KClO₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑．
【實(shí)驗(yàn)反思】實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅲ對比的目的是CuO對KClO₃催化效果是否比MnO₂好．
【提出問題】②MnO₂的用量對 H₂O₂分解反應(yīng)有何影響？
【設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】利用圖甲裝置探究“MnO₂的用量對 H₂O₂分解反應(yīng)的影響”，實(shí)驗(yàn)中為3%H₂O₂溶液，裝置中產(chǎn)生氧氣的量可以用壓強(qiáng)傳感器測出（在等溫條件下，產(chǎn)生氧氣體積與裝置內(nèi)壓強(qiáng)成正比，反應(yīng)放熱忽略不計(jì)．）
【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(shí)驗(yàn)結(jié)果，從圖中可以看出過氧化氫的用量越多，產(chǎn)生的氧氣越多．

（2）當(dāng)用“3%H₂O₂溶液8毫升與不同質(zhì)量的MnO₂混合”時(shí)，得到如圖丙所示的曲線．曲線的斜率顯示，當(dāng)MnO₂的用量增加到0.08克時(shí)，分解速度達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求．在此實(shí)驗(yàn)條件下，若MnO₂的質(zhì)量有4克（一藥匙），就能使如圖C（填字母）燒杯中所裝的3%H₂O₂溶液，其分解速度最接近實(shí)驗(yàn)要求．

Answer 1

分析 【查閱資料】比較表格中開始反應(yīng)的溫度和劇烈反應(yīng)的溫度，可以發(fā)現(xiàn)氧化銅的兩個(gè)溫度都比較低，方便操作．
【設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】根據(jù)已有的知識進(jìn)行分析，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)要注意控制變量；根據(jù)控制雙氧水的質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等才能比較出二氧化錳和氧化銅的催化效果分析．
【討論交流】（1）根據(jù)圖示可以看出H₂O₂的用量越多，產(chǎn)生的氧氣越多；
（2）根據(jù)圖中給出的比例分析．

解答 解：比較表格中開始反應(yīng)的溫度和劇烈反應(yīng)的溫度，可以發(fā)現(xiàn)氧化銅的兩個(gè)溫度都比較低．溫度越低，加熱反應(yīng)時(shí)就越方便操作，所以氧化銅作催化劑最合適；
【設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】
氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下加熱能快速的產(chǎn)生氧氣，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)要注意控制變量，故X為3.0；Ⅰ與Ⅲ比較證明了氧化銅也可以加快氯酸鉀的分解速率；根據(jù)催化劑的定義可以知道，要證明CuO能作為KClO₃分解的催化劑，則還要證明在化學(xué)反應(yīng)前后CuO的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都沒有改變；實(shí)驗(yàn)Ⅲ中的化學(xué)反應(yīng)為：2KClO₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑；Ⅱ與Ⅲ對比的目的是比較氧化銅與二氧化錳哪種物質(zhì)對氯酸鉀的催化作用更好；
【討論交流】
（1）根據(jù)圖示可以看出H₂O₂的用量越多，產(chǎn)生的氧氣越多；
（2）由圖示可知3%H₂O₂溶液8毫升與0.08克MnO₂混合，分解速度達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，若MnO₂的質(zhì)量有4克需要3%H₂O₂溶液為$\frac{4g}{0.08g}$×8mL=400mL．
故答案為：
【查閱資料】氧化銅．
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析】
   3.0g，CuO改變KClO₃分解的速率．
   質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)．
【結(jié)論】2KClO₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑；
【實(shí)驗(yàn)反思】CuO對KClO₃催化效果是否比MnO₂好．
【討論交流】
（1）過氧化氫的用量越多，產(chǎn)生的氧氣越多．
（2）C．

點(diǎn)評 本題通過對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，找到事物的內(nèi)在聯(lián)系，考查了學(xué)生分析問題的能力，同時(shí)也是對影響反應(yīng)速率因素這一知識點(diǎn)的重點(diǎn)考查．