Question

某興趣小組在制取氧氣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，該方案的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵禾骄? 對(duì)反應(yīng)速率的影響。

編號(hào)	溫度	催化劑	氯酸鉀、二氧化錳的質(zhì)量比	生成1升氧氣所需時(shí)間/s
實(shí)驗(yàn)Ⅰ	400℃	MnO2	1:1	153
實(shí)驗(yàn)Ⅱ	400℃	MnO2	2:1	240

小芳在實(shí)驗(yàn)時(shí)，誤把氧化銅當(dāng)作二氧化錳放入加熱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)也能較快產(chǎn)生氧氣，于是進(jìn)行如下探究：

【猜想Ⅰ】除二氧化錳、氧化銅外，氧化鐵（Fe2O3）也可以作氯酸鉀分解的催化劑。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】

按下表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定開始產(chǎn)生氣體時(shí)的溫度（提示：開始產(chǎn)生氣體的溫度越低，表示反應(yīng)速度越快）。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)藥品	分解溫度（℃）
①	氯酸鉀	580
②	氯酸鉀和二氧化錳（質(zhì)量比1︰1）	350
	氯酸鉀和氧化銅（質(zhì)量比1︰1）	370
	氯酸鉀和氧化鐵（質(zhì)量比1︰1）	390

【數(shù)據(jù)和結(jié)論】

（1）由實(shí)驗(yàn) 與實(shí)驗(yàn)④對(duì)比，證明猜想合理；

（2）實(shí)驗(yàn)所用的三種物質(zhì)中，催化效果最好的是 。

【反思】

（1）若要證明氧化鐵是該反應(yīng)的催化劑，還需驗(yàn)證它在化學(xué)反應(yīng)前后的 和 是否改變。

小林在實(shí)驗(yàn)時(shí)，聯(lián)想到了漁民用過(guò)氧化鈣（CaO2）增加魚池中的含氧量，提出猜想Ⅱ。

【猜想Ⅱ】過(guò)氧化鈣與水反應(yīng)可制取氧氣。

實(shí)驗(yàn)裝置	實(shí)驗(yàn)主要過(guò)程
	①檢查裝置氣密性。 ②加入過(guò)氧化鈣和水后，有少量細(xì)小氣泡緩慢放出，在導(dǎo)管口幾乎收集不到氣體。該裝置放置到第二天，集氣瓶中只收集到極少量氣體，震蕩試管后仍有少量細(xì)小氣泡緩慢放出。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：過(guò)氧化鈣與水反應(yīng) （填“能”或“不能”）用于實(shí)驗(yàn)室制取氧氣。

【分析與反思】

（1）過(guò)氧化鈣與水反應(yīng)雖然沒有快速收集到大量氧氣，但由此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，小林認(rèn)為漁民用過(guò)氧化鈣做增氧劑的主要原因是 。

（2）小林希望對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使該反應(yīng)加快，請(qǐng)你幫他提出合理化建議 。

（3）同學(xué)們對(duì)過(guò)氧化鈣與水反應(yīng)的生成物猜想如下：①氫氧化鈣和氧氣②碳酸鈣和氧氣

你認(rèn)為猜想 （填序號(hào)）一定是錯(cuò)誤的，理由是 。

【計(jì)算】該興趣小組的同學(xué)們購(gòu)得用于增氧的過(guò)氧化鈣產(chǎn)品（雜質(zhì)不含鈣元素），標(biāo)簽如圖所示。

試計(jì)算：

（1）過(guò)氧化鈣的相對(duì)分子質(zhì)量為 ；

（2）過(guò)氧化鈣中鈣元素與氧元素的質(zhì)量比為 ；

（3）過(guò)氧化鈣中鈣元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ；

（4）該產(chǎn)品中過(guò)氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為 。

Answer 1

氯酸鉀和二氧化錳的質(zhì)量比

【分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論】 （1）① （2）二氧化錳或MnO2

【反思】 質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)

【猜想Ⅱ】：不能

【分析與反思】（1）過(guò)氧化鈣能在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣，所以可作增氧劑

（2）加熱過(guò)氧化鈣和水的混合物（或向過(guò)氧化鈣和水的混合物中加入催化劑）

（3）② 化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，而反應(yīng)前沒有碳元素

【計(jì)算】（1）72 （2）40:32（或5:4） （3）55．6% （4）72%

【解析】

試題分析：通過(guò)表格中的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ?qū)Ρ龋簻囟认嗤�，催化劑相同，就是氯酸鉀、二氧化錳的質(zhì)量比不同，故該方案的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵禾骄柯人徕浐投�氧化錳的質(zhì)量比對(duì)反應(yīng)速率的影響

【分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論】（1）要證明是否除二氧化錳、氧化銅外，氧化鐵（Fe2O3）也可以作氯酸鉀分解的催化劑，首先必須做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，故由實(shí)驗(yàn)①與實(shí)驗(yàn)④對(duì)比，證明猜想合理

（2）實(shí)驗(yàn)所用的三種物質(zhì)中，通過(guò)觀察分解溫度，氯酸鉀和二氧化錳的分解溫度最低，故催化效果最好的是二氧化錳或MnO2

【反思】催化劑還必須在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變

【猜想Ⅱ】過(guò)氧化鈣和水后，有少量細(xì)小氣泡緩慢放出，在導(dǎo)管口幾乎收集不到氣體。該裝置放置到第二天，集氣瓶中只收集到極少量氣體，說(shuō)明反應(yīng)太慢，故過(guò)氧化鈣與水反應(yīng)不能用于實(shí)驗(yàn)室制取氧氣

【分析與反思】（1）過(guò)氧化鈣與水反應(yīng)雖然沒有快速收集到大量氧氣，但由此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，小林認(rèn)為漁民用過(guò)氧化鈣做增氧劑的主要原因是：過(guò)氧化鈣能在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣，所以可作增氧劑

（2）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：反應(yīng)溫度、反應(yīng)物的接觸面積，是否加入催化劑等，故對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使該反應(yīng)加快的合理化建議：加熱過(guò)氧化鈣和水的混合物（或向過(guò)氧化鈣和水的混合物中加入催化劑）

（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，元素種類在反應(yīng)前后不變，故猜想②是錯(cuò)誤的，理由是：化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，而反應(yīng)前沒有碳元素

【計(jì)算】（1）根據(jù)過(guò)氧化鈣的化學(xué)式（CaO2），相對(duì)分子質(zhì)量=40+16×2=72

（2）根據(jù)過(guò)氧化鈣的化學(xué)式（CaO2），鈣元素與氧元素的質(zhì)量比=40：16×2=40:32（或5:4）

（3）根據(jù)過(guò)氧化鈣的化學(xué)式（CaO2），過(guò)氧化鈣中鈣元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=40/72×100%=55．6%

（4）根據(jù)標(biāo)簽內(nèi)容，凈含量：100g及鈣（以Ca計(jì)）：40%---45%，可以計(jì)算出鈣元素質(zhì)量至少=100g×40%=40g，再根據(jù)元素質(zhì)量=物質(zhì)質(zhì)量×元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故可求出過(guò)氧化鈣質(zhì)量=40g÷40/72×100%=72 g，故該產(chǎn)品中過(guò)氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少=72 g/100g×100%=72%

考點(diǎn)：催化劑的特征，探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，根據(jù)化學(xué)式進(jìn)行的計(jì)算，能看懂標(biāo)簽的內(nèi)容等