Question

某興趣小組同學對實驗室制備氧氣的若干問題進行如下實驗探究．
（1）為探究催化劑的種類對氯酸鉀分解速度的影響，甲同學設計以下對比實驗：
Ⅰ．將2.45g KClO₃與1.0g MnO₂均勻混合加熱
Ⅱ．將 x g KClO₃與1.0g CuO均勻混合加熱
在相同溫度下，比較兩組實驗產(chǎn)生O₂的快慢．通常采用的方法有：
①測相同時間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積
②測

收集相同體積O₂所需的時間

；
Ⅰ中反應的文字表達式是

氯酸鉀

二氧化錳

加熱

氯化鉀+氧氣

；
Ⅱ中x的值應為

2.45

．
（2）乙同學探究了影響雙氧水分解速度的某種因素，實驗數(shù)據(jù)記錄如表：

	雙氧水的質量	雙氧水的濃度	MnO2的質量	相同時間內(nèi)產(chǎn)生O2的體積
I	50.0g	1%	0.1g	9mL
II	50.0g	2%	0.1g	16mL
III	50.0g	4%	0.1g	31mL

【數(shù)據(jù)處理及結論】
I．本實驗中，測量O₂體積的裝置是

c

 （選填圖1中“a”“b”“c”編號）．

II．實驗結論：在相同條件下，

雙氧水濃度越大

，雙氧水分解速率越快．
III．丙用如圖2裝置進行實驗，通過比較

相同時間天平讀數(shù)差值大小（或電子稱上示數(shù)減小的速度）

也能達到實驗目的．
（3）丙同學用KClO₃和MnO₂的混合物制取O₂，完全反應后的固體殘渣，經(jīng)以下四步實驗操作，回收得到了較純凈的MnO₂（殘渣中只有MnO₂難于水）．
他的正確操作先后順序是

bcda

 （填寫選項符號）．
a．烘干       b．溶解        c．過濾       d．洗滌
步驟 c需用到的實驗儀器有：鐵架臺（帶鐵圈）、漏斗、燒杯、

玻璃棒

，所填儀器在過濾操作中的作用是

引流

．
（4）丁同學在學習了質量守恒定律后，嘗試計算了甲同學的實驗中2.45g KClO₃完全分解后生成O₂的質量為

0.96

g，標準狀況下的O₂體積為

671.8

 mL．（已知標準狀況下，氧氣密度為1.429g/L，結果精確到0.1mL）（無需寫計算過程）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)在相同溫度下，比較兩組實驗產(chǎn)生O₂的快慢可采用測相同時間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積或收集相同體積O₂所需的時間進行解答；
Ⅰ、根據(jù)氯酸鉀在二氧化錳做催化劑和加熱的條件下分解成氯化鉀和氧氣分析；
Ⅱ、根據(jù)控制氯酸鉀的質量相等才能比較出二氧化錳和氧化銅的催化效果分析；
（2）Ⅰ根據(jù)氣體短管進長管出才能排出試劑瓶中的水、表中實驗數(shù)據(jù)和生成氧氣所以敞口的容器中剩余物質的質量減輕分析．
Ⅱ實驗結論：根據(jù)題干中表格中所給的數(shù)據(jù)進行分析并完成解答；
Ⅲ根據(jù)比較相同時間天平讀數(shù)差值大�。ɑ螂娮臃Q上示數(shù)減小的速度）也能達到實驗目的進行解答；
（3）根據(jù)用氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取O₂，完全反應后的固體殘渣是氯化鉀和二氧化錳，氯化鉀溶于水，二氧化錳不溶于水，因此可以通過溶解、過濾、洗滌、干燥的方法，回收得到較純凈的二氧化錳進行解答；
（4）根據(jù)氯酸鉀的質量即可求出生成O₂的質量以及氧氣的體積進行解答．

解答：解：（1）在相同溫度下，比較兩組實驗產(chǎn)生O₂的快慢可采用測相同時間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積或收集相同體積O₂所需的時間；
Ⅰ、氯酸鉀在二氧化錳做催化劑和加熱的條件下分解成氯化鉀和氧氣，反應的文字表達式是氯酸鉀

二氧化錳

加熱

氯化鉀+氧氣；
Ⅱ、控制氯酸鉀的質量相等才能比較出二氧化錳和氧化銅的催化效果，所以x的值應為2.45；
（2）Ⅰ氣體短管進長管出才能排出試劑瓶中的水、表中實驗數(shù)據(jù)和生成氧氣所以敞口的容器中剩余物質的質量減輕，所以本實驗中，測量O₂體積的裝置是c．
Ⅱ實驗結論：從表中實驗數(shù)據(jù)可知雙氧水濃度越大，分解得越快；
Ⅲ根據(jù)比較相同時間天平讀數(shù)差值大�。ɑ螂娮臃Q上示數(shù)減小的速度）也能達到實驗目的；
（3）用氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取O₂，完全反應后的固體殘渣是氯化鉀和二氧化錳，氯化鉀溶于水，二氧化錳不溶于水，因此可以通過溶解、過濾、洗滌、干燥的方法，回收得到較純凈的二氧化錳；故正確操作先后順序是為：bcda；步驟c需用到的實驗儀器有：鐵架臺（帶鐵圈）、漏斗、燒杯、玻璃棒，玻璃棒在過濾操作中的作用是引流；
（4）設生成O₂的質量為x．
2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑
245                96
2.45g               x

245

2.45g

=

96

x

x=0.96g
氧氣的體積=

0.96g

1.429g/L

=671.8mL
答：2.45g KClO₃完全分解后生成O₂的質量為0.96g，標準狀況下的O₂體積為671.8mL．
故答案為：（1）收集相同體積O₂所需的時間；氯酸鉀

二氧化錳

加熱

氯化鉀+氧氣；2.45；
（2）c；雙氧水濃度越大；相同時間天平讀數(shù)差值大小（或電子稱上示數(shù)減小的速度）；
（3）bcda；玻璃棒；引流；
（4）0.96；671.8．

點評：本題通過實驗探究了二氧化錳和氧化銅在過氧化氫制氧氣中的催化作用，側重實驗能力和分析能力的考查．