實驗室制氧氣的方法有好幾種,加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物可以制得氧氣(反應后生成物除了氧氣還有氯化鉀,氯化鉀能溶解于水,二氧化錳不溶于水),為了證明其中二氧化錳是反應的催化劑,可以設(shè)計加熱氯酸鉀和氯酸鉀與二氧化錳的混合物兩個對比實驗,比較生成氧氣速率的大。嚮卮鹣铝袉栴}:
(1)進行對比實驗可用帶火星的木條來檢查生成的氧氣,若不用帶火星的木條,你還能用什么簡單的方法來檢查生成氧氣的速率大。縚_______;根據(jù)觀察到的什么現(xiàn)象判斷的?________.
(2)若要進一步證明二氧化錳是反應的催化劑而不是一般的反應物,在上述的實驗中還要用到托盤天平,其作用是 ________.為了從反應后的固體殘渣中得到干燥的二氧化錳固體,需要依次經(jīng)過的 ________、________和洗滌、烘干四步主要步驟.
(3)最后要確證二氧化錳是氯酸鉀制氧氣的催化劑,還需要一個實驗來證明二氧化錳在反應前后 ________不變.
解:題目的情景是為了證明二氧化錳是氯酸鉀分解反應的催化劑,設(shè)計了氯酸鉀和氯酸鉀與二氧化錳混合物受熱的對比實驗.后期就要結(jié)合催化劑的三特征(一個改變,兩個不變)來論證和展開.
(1)這個過程,要對比的是反應速率的改變.對于速率的對比,我們可以采用比較生成一瓶氧氣的時間長短,也可用帶火星的木條看看在瓶口復燃需要的時間長短.而題目讓我們不適用帶火星的木條,那么我們也可以采用觀察氣泡生成的快慢的方式.無論采用什么實驗,注意要操作簡單,現(xiàn)象明顯,還是就是原理要一目了然.
(2)若要進一步證明二氧化錳是反應的催化劑而不是一般的反應物,在上述的實驗中還要用到托盤天平.催化劑特征中有質(zhì)量不變一點,所以要證明二氧化錳是催化劑,就要證明二氧化錳的質(zhì)量沒有發(fā)生改變.所以就用到了天平.問題也可以倒置,天平稱量→稱什么的質(zhì)量→為什么要稱該物質(zhì)的質(zhì)量.由于是關(guān)注二氧化錳的質(zhì)量,而反應后的固體是混合物,所以就需要將之分離.根據(jù)題干提示的信息,二氧化錳不溶于水,所以就要用到溶解、過濾的操作.
(3)這一問要求回答催化劑的確認還需要做什么工作,在催化劑的三個特征中我們已經(jīng)論證了兩個,只剩下化學性質(zhì)的論證,所以就是要論證化學性質(zhì)的不變.至于什么實驗可以來證明,可以向先前加入了二氧化錳的試管中繼續(xù)加入氯酸鉀,看已經(jīng)不再產(chǎn)生氧氣的試管中是否能夠繼續(xù)產(chǎn)生氧氣,若能,就證明二氧化錳能夠繼續(xù)催化,也就是保持了能夠繼續(xù)催化的化學性質(zhì).
故答案:
(1)給試管塞上帶導管的塞子,把導管放入水中,同時加熱;觀察導管口生成的氣泡速率.
(2)稱量反應前后二氧化錳的質(zhì)量,溶解、過濾.
(3)化學性質(zhì).
分析:本題很好地將催化劑的探究和實驗操作有機結(jié)合起來,并且在催化劑的探究上引導學生積極創(chuàng)新思維,而不是拘泥于教材.解題時要注意題目從前后尋找解決問題的方法.
點評:要學會從操作來分析實驗設(shè)計的意圖,從實際和信息去推測實驗的操作.