20.某興趣小組同學(xué)對實驗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)劇烈時的溫度如表所示:
種類 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℃ |
實驗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)計并完成實驗】
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3.0g氯酸鉀與Xg氧化銅均勻混合加熱
【實驗現(xiàn)象分析】
Ⅲ中X的值應(yīng)為1.0,實驗Ⅰ和Ⅲ比較可證明氧化銅能加快氯酸鉀分解的速率. 現(xiàn)象與實驗Ⅲ相同.實驗Ⅱ和Ⅲ對比的目的是比較二氧化錳與氧化銅的催化效果. 將實驗Ⅲ反應(yīng)后的固體加水溶解、過濾、洗滌、干燥,然后進(jìn)行稱量的目的是驗證氧化銅的質(zhì)量在化學(xué)反應(yīng)前后是否改變,最后還要再將黑色粉末和氯酸鉀混合加熱,
【結(jié)論】氧化銅也能作氯酸鉀分解的催化劑,實驗Ⅲ中的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KClO
3$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O
2↑.
【實驗反思】MnO
2的用量對 H
2O
2分解反應(yīng)有何影響?
【設(shè)計并完成實驗】利用圖甲裝置探究“MnO
2的用量對 H
2O
2分解反應(yīng)的影響”,實驗中為3%H
2O
2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.)
【討論交流】圖乙是“0.1克MnO
2與不同體積的3%H
2O
2溶液混合”的實驗結(jié)果,從圖中可以看出0.1克MnO
2與不同體積的3%H
2O
2溶液混合,過氧化氫的用量越多,產(chǎn)生的氧氣越多,反應(yīng)速率差不多.圖丙是“不同質(zhì)量的MnO
2與相同體積的3%H
2O
2溶液混合”的實驗結(jié)果,從圖中可以看出不同質(zhì)量的MnO
2與相同體積的3%H
2O
2溶液混合,二氧化錳越多,反應(yīng)速度越快,產(chǎn)生的氧氣一樣多.