Question

4．某研究小組為探究氯酸鉀受熱分解反應中的催化劑效果，在相同條件下，使用不同催化劑測量產生等量氣體時所需時間，并回收催化劑，結果如下：

實驗編號	KCIO3（g）	催化劑			產生氣體（mL） （已折算到標準情況）	耗時（S）
		化學式	質量（g）	回收
①	0.60	MnO2	0.20	90%	67.2	36.5
②	0.60	CuO	0.20	90%	67.2	79.5
③	0.60	Fe2O3	0.20	90%	67.2	34.7
④	0.60	Cr2O3	0.20	異常	67.2	188.3

（1）根據(jù)實驗原理，所選儀器帶鐵夾的鐵架臺、大試管（含帶橡皮塞的導管）、量氣裝置、過濾裝置、電子天平外，還必需的儀器有酒精燈、計時器（或秒表）．
（2）寫出實驗①的化學方程式2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，根據(jù)表中信息，若實驗室中無MnO₂可選用上述催化劑中的Fe₂O₃（填化學式）代替也可基本達到同樣的催化效果．
（3）實驗②中的KClO₃分解率為40.8%（保留一位小數(shù)）．
（4）實驗④中發(fā)現(xiàn)有刺激性氣味的氣體單質產生，請完成以下探究活動：

提出猜想	該刺激性氣味的氣體單質可能是Cl2
設計實驗 驗證猜想	實驗步驟和結論（不要求寫具體操作過程）將燃著的小木條插進集氣瓶中，直至木條熄滅，用玻璃棒粘著濕潤的碘化鉀淀粉試紙插進集氣瓶中．若試紙變藍則證明是Cl2，否則不是氯氣：

Answer 1

分析 （1）依據(jù)實驗目的是探究氯酸鉀受熱分解反應中的催化劑效果，在相同條件下，使用不同催化劑測量產生等量氣體時所需時間，結合實驗過程和步驟選擇所需實驗儀器，其中加熱需要酒精燈，計時需要計時器；
（2）實驗①是探究氯酸鉀在二氧化錳做催化劑作用下反應速率，分析圖表中催化劑作用和反應時間的記錄，二氧化錳恒容氧化鐵對氯酸鉀受熱分解的催化作用相當，氧化鐵做催化劑對反應速率影響略大于二氧化錳；
（3）實驗②中反應的氯酸鉀質量為0.60g，反應后生成氣體為氧氣，先根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算氧氣的物質的量，再根據(jù)氯酸鉀和氧氣的關系式計算氯酸鉀的物質的量，根據(jù)m=nM計算反應的氯酸鉀的質量，再計算分解的氯酸鉀與加入的氯酸鉀的質量之比即可；
（4）用Cr₂O₃做研究實驗時，發(fā)現(xiàn)有刺激性氣味的氣體產生，則Cr元素的化合價升高，Cl元素的化合價降低，氯酸鉀在加熱條件下將Cr₂O₃氧化為可溶性化合物，同時生成氯氣，其化學式為Cl₂，氯氣能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀試紙變藍，則可以使用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗氯氣，檢驗氯氣的存在前需要先除去生成的氧氣；

解答 解：（1）根據(jù)實驗原理，所選儀器帶鐵夾的鐵架臺、大試管（含帶橡皮塞的導管）、量氣裝置、過慮裝置、電子天平外，還必需的儀器有為加熱需要酒精燈，計時需要計時器（或秒表）；
故答案為：酒精燈；計時器（或秒表）；
（2）實驗①是探究氯酸鉀在二氧化錳做催化劑作用下反應，反應的化學方程式為：2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；根據(jù)生成相同體積氧氣時所用時間的長短，F(xiàn)e₂O₃作催化劑用時最短，MnO₂作催化劑用時次之，CuO作催化劑用時最長，所以其催化能力從大到小的順序為：Fe₂O₃＞MnO₂＞CuO，根據(jù)表中信息，若實驗室中無MnO₂可選用上述催化劑中的Fe₂O₃ 代替也可基本達到同樣的催化效果；
故答案為：2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；Fe₂O₃ ；
（3）生成氧氣的物質的量為：n=$\frac{0.0672L}{22.4L/mol}$=0.003mol，
2KCl₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑
2mol          3mol  
0.002mol    0.003mol
則反應的氯酸鉀的物質的量為：0.002mol，質量為：m=nM=0.002mol×122.5g/mol=0.245g，
所以氯酸鉀的分解率為：$\frac{0.245g}{0.6g}$×100%=40.8%，
故答案為：40.8%；
（4）用Cr₂O₃做研究實驗時，發(fā)現(xiàn)有刺激性氣味的氣體產生，則Cr元素的化合價升高，Cl元素的化合價降低，氯酸鉀在加熱條件下將Cr₂O₃氧化為可溶性化合物，同時生成氯氣，其化學式為Cl₂，氯氣能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀試紙變藍，則可以使用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗氯氣，檢驗氯氣的存在前需要先除去生成的氧氣，設計的實驗過程和步驟為：將燃著的小木條插進集氣瓶中，直至木條熄滅，用玻璃棒粘著濕潤的碘化鉀淀粉試紙插進集氣瓶中．若試紙變藍則證明是Cl₂，否則不是氯氣；
故答案為：Cl₂；將燃著的小木條插進集氣瓶中，直至木條熄滅，用玻璃棒粘著濕潤的碘化鉀淀粉試紙插進集氣瓶中．若試紙變藍則證明是Cl₂，否則不是氯氣．

點評 本題考查化學反應速率影響的因素、探究催化劑對化學反應速率的影響及催化效果等知識，題目難度中等，能夠正確分析實驗過程及實驗現(xiàn)象得出正確結論為解答關鍵，試題能夠較好的考查學生的分析、理解能力及綜合應用知識的能力．