Question

17．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)康氖牵禾骄柯人徕浐投�氧化錳的質(zhì)量比對(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(kāi)始產(chǎn)生氣體時(shí)的溫度（即分解溫度，分解溫度越低，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
4	氯酸鉀和氧化銅（質(zhì)量比1：1）	370
5	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)①與實(shí)驗(yàn)⑤對(duì)比，證明猜想合理；
（2）實(shí)驗(yàn)所用的三種物質(zhì)中，催化效果最好的是二氧化錳．
【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)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)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(yú)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)不能（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(méi)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)氧化鈣在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣，所以可以作為增氧劑．
（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）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②（填序號(hào)）一定是錯(cuò)誤的，理由是化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類(lèi)不變，而反應(yīng)前沒(méi)有碳元素．
【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72；
（2）過(guò)氧化鈣中鈣元素與氧元素的質(zhì)量比為5：4；
（3）72g過(guò)氧化鈣與100g碳酸鈣含鈣量相當(dāng)；
（4）該產(chǎn)品（如圖）中過(guò)氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為72%．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，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)速率的影響進(jìn)行解答；
【數(shù)據(jù)和結(jié)論】（1）比較加入氧化鐵后氯酸鉀分解產(chǎn)生氧氣的溫度與只加熱氯酸鉀時(shí)產(chǎn)生氧氣的溫度高低即可；
（2）根據(jù)分解溫度最低的催化效果最好解答；
【反思】（1）根據(jù)催化劑的基本概念解答．
【猜想Ⅱ】實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)過(guò)氧化鈣與水反應(yīng)生成氧氣的速率太慢進(jìn)行解答；
【分析與反思】
（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，過(guò)氧化鈣在水中反應(yīng)的速度慢，持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，進(jìn)行分析解答；
（2）根據(jù)過(guò)氧化鈣（CaO₂）室溫下穩(wěn)定，在300℃時(shí)分解成氧氣，由此可知加熱過(guò)氧化鈣和水的混合物有可能會(huì)使反應(yīng)加快進(jìn)行分析解答；
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律的內(nèi)涵及應(yīng)用回答；
【計(jì)算】（1）根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量等于各原子的相對(duì)原子質(zhì)量之和進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)化合物中各元素質(zhì)量比=各原子的相對(duì)原子質(zhì)量×原子個(gè)數(shù)之比，進(jìn)行分析解答；
（3）根據(jù)物質(zhì)中某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式進(jìn)行解答；
（4）根據(jù)該產(chǎn)品中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低為40%進(jìn)行解答．

解答 解：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，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；故填：氯酸鉀和二氧化錳的質(zhì)量比；
【數(shù)據(jù)和結(jié)論】
（1）加入氧化鐵后氯酸鉀分解產(chǎn)生氧氣的溫度比只加熱氯酸鉀時(shí)產(chǎn)生氧氣的溫度低很多；故答案選①．
（2）分解溫度最低的催化效果最好，故答案：二氧化錳；
【反思】
（1）催化劑是指在化學(xué)反應(yīng)中能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速度而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不發(fā)生改變的物質(zhì)，故答案：質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
【猜想Ⅱ】實(shí)驗(yàn)結(jié)論：過(guò)氧化鈣與水反應(yīng)生成氧氣的速率太慢，所以不能用于實(shí)驗(yàn)室制取氧氣；故填：不能；
【分析與反思】
（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，過(guò)氧化鈣在水中反應(yīng)的速度慢，持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，所以用過(guò)氧化鈣做增氧劑的主要原因是：過(guò)氧化鈣在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣；故答案為：過(guò)氧化鈣在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣，所以可以作為增氧劑；
（2）根據(jù)過(guò)氧化鈣（CaO₂）室溫下穩(wěn)定，在300℃時(shí)分解成氧氣，由此可知加熱過(guò)氧化鈣和水的混合物有可能會(huì)使反應(yīng)加快，因此實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法有加熱過(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）；故填：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，化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類(lèi)不變，反應(yīng)物為過(guò)氧化鈣和水，②的觀點(diǎn)認(rèn)為生成物是碳酸鈣和氧氣，這樣反應(yīng)物中不含有碳元素，而生成物中含碳元素，不遵循質(zhì)量守恒定律，所以錯(cuò)誤；故填：②；化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類(lèi)不變，而反應(yīng)前沒(méi)有碳元素；
【計(jì)算】（1）過(guò)氧化鈣的相對(duì)分子質(zhì)量=40+16×2=72；故填：72；
（2）過(guò)氧化鈣中鈣元素與氧元素的質(zhì)量比=40：（16×2）=5：4；故填：5：4；
（3）設(shè)過(guò)氧化鈣的質(zhì)量為x，則x×$\frac{40}{40+16×2}$×100%=100g×$\frac{40}{40+12+16×3}$×100%  x=72g；故填：72；
（4）該產(chǎn)品中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低為40%，所以該產(chǎn)品中過(guò)氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為=$\frac{40%}{55.6%}$=72%．故填：72%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查知識(shí)綜合，考查的點(diǎn)多面廣．它不但考查了考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，還考查了化學(xué)式的相關(guān)計(jì)算，更考查了裝置的選取方法的掌握和應(yīng)用，解答此類(lèi)題目時(shí)，只有抓住實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、結(jié)論，前后聯(lián)系，進(jìn)行細(xì)致的思考、推斷，才可準(zhǔn)確無(wú)誤地解答出各個(gè)問(wèn)題．