Question

9．某興趣小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的催化劑進(jìn)行如下探究．
【提出問題】
①二氧化錳常作為氯酸鉀分解制取氧氣的催化劑，那其他氧化物是否也能催化氯酸鉀分解呢？是否比二氧化錳催化效果更好？
【查閱資料】
研究表明，許多金屬氧化物對(duì)氯酸鉀的分解（分解時(shí)放出熱量）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(shí)的溫度如表所示：

	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(shí)驗(yàn)室用氯酸鉀制取氧氣，如果不用二氧化錳作催化劑，最好選用的氧化物是氧化銅．
【設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】
Ⅰ．將3.0g氯酸鉀放在試管中加熱
Ⅱ．將3.0g氯酸鉀與1.0g二氧化錳混合均勻加熱
Ⅲ．將Xg氯酸鉀與1.0g氧化銅混合均勻加熱
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析】
將實(shí)驗(yàn)Ⅲ反應(yīng)后的固體加水溶液、過濾、洗滌、干燥，若稱量得到1.0g黑色粉末，再將黑色粉末和Xg氯酸鉀混合加熱，現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)Ⅲ相同．Ⅲ中X的值應(yīng)為3.0，實(shí)驗(yàn)I和Ⅲ比較可證明CuO改變KClO₃分解的速率．
【結(jié)論】
氧化銅也能做氯酸鉀分解的催化劑，實(shí)驗(yàn)Ⅲ中的化學(xué)反應(yīng)方程式為2KClO₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑．
（注意：若答對(duì)該題獎(jiǎng)勵(lì)4分，化學(xué)十九總分不超過60分）
【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅲ對(duì)比的目的是CuO對(duì)KClO₃催化效果是否比MnO₂好．
（2）在相同溫度下比較兩組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生氧氣的快慢，通常可采用的方法有：
①測(cè)量相同時(shí)間內(nèi)收集氧氣的體積大�。�
②測(cè)量收集相同體積氧氣所需要時(shí)間長短．

Answer 1

分析 【查閱資料】對(duì)比表格中的數(shù)據(jù)選擇合適的催化劑；
【設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】根據(jù)控制變量的實(shí)驗(yàn)方法來分析；
【結(jié)論】根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的原理以及化學(xué)方程式的寫法來分析；
【實(shí)驗(yàn)反思】（1）根據(jù)控制變量的實(shí)驗(yàn)方法來分析；
（2）根據(jù)在相同溫度下，比較兩組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生O₂的快慢可采用測(cè)相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積或收集相同體積O₂所需的時(shí)間進(jìn)行解答．

解答 解：【查閱資料】根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，加入催化劑后氯酸鉀分解溫度最低的是氧化銅，所以實(shí)驗(yàn)室用氯酸鉀制取氧氣，如果不用二氧化錳作催化劑，最好選用的氧化物是氧化銅；故填：氧化銅；
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析】為了對(duì)比催化劑的催化效果，選取的氯酸鉀質(zhì)量應(yīng)該相等，也應(yīng)該取3.0g；實(shí)驗(yàn)I中是3.0g氯酸鉀，實(shí)驗(yàn)Ⅲ中是3.0g氯酸鉀與1.0g氧化銅，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)比較可證明CuO改變KClO₃分解的速率；故填：3.0；CuO改變KClO₃分解的速率；
【結(jié)論】氯酸鉀在氧化銅作催化劑，加熱的條件下分解為氯化鉀和氧氣；故填：2KClO₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑；
【實(shí)驗(yàn)反思】（1）實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅲ的區(qū)別是催化劑的種類不同，這兩組實(shí)驗(yàn)對(duì)比可以看出CuO對(duì)KClO₃催化效果是否比MnO₂好；故填：CuO對(duì)KClO₃催化效果是否比MnO₂好；
（2）在相同溫度下，比較兩組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生O₂的快慢可采用測(cè)相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積或收集相同體積O₂所需的時(shí)間；
故填：①相同時(shí)間內(nèi)收集氧氣的體積大��；②收集相同體積氧氣所需要時(shí)間長短（或其他合理答案）．

點(diǎn)評(píng) 此題考查氣體制備過程中催化劑的選擇問題，催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，對(duì)于有氣體生成的反應(yīng)，反應(yīng)速率的快慢可以通過收集相同體積的氣體所用時(shí)間的長短來體現(xiàn)．