Question

【題目】某同學(xué)在做二氧化錳催化氯酸鉀分解的實驗時，不小心將黑色的氧化銅當(dāng)作二氧化錳與氯酸鉀混合加熱，用排水法收集，發(fā)現(xiàn)集氣瓶中氣泡的產(chǎn)生速率加快了。難道氧化銅對氯酸鉀的分解也有催化作用？該同學(xué)展開如下探究：

（提出問題）氧化銅對氯酸鉀的分解是否有催化作用？

（設(shè)計實驗）

實驗組	實驗步驟	測量數(shù)據(jù)
①	將 3.0 g 氯酸鉀放在試管中加熱，用排水法收集生成的氣體
②	將 3.0 g 氯酸鉀與 1.0 g 二氧化錳均勻混合加熱，用排水法收集生成的氣體
③	將 x g 氯酸鉀與 1.0 g 氧化銅均勻混合加熱，用排水法收集生成的氣體

（1）寫出實驗室加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制氧氣的化學(xué)方程式_____。

（2）實驗③中 x 的數(shù)值為_____，測量數(shù)據(jù)為_____。

（實驗結(jié)論）

（3）經(jīng)驗證，氧化銅可代替二氧化錳催化氯酸鉀分解。將實驗③完全反應(yīng)后的固體加水溶解、過濾、_____，若稱量得到 1.0 g 黑色粉末（假設(shè)氯酸鉀完全反應(yīng)），再將黑色粉末和氯酸鉀混合加熱，集氣瓶中的現(xiàn)象與實驗③_____（填“相同”或“不同”）。

（4）實驗室還可以用過氧化氫溶液為原料制取氧氣，與以氯酸鉀為原料制取氧氣相比，用過氧化氫溶液作原料的優(yōu)點是_____（寫一點即可）。某同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)氧化銅也能催化過氧化氫溶液分解。小組同學(xué)為了比較二氧化錳和氧化銅對過氧化氫溶液的催化效果，利用數(shù)字化儀器測得室溫下質(zhì)量相同的兩種物質(zhì)分別與 5 mL 5%的過氧化氫溶液在兩個相同的密閉容器內(nèi)混合時裝置內(nèi)壓強的變化過程。

（5）由圖像可知：常溫下，_____對過氧化氫的分解催化效果更好。

（6）小明推測兩條曲線最終將合并在一起，請你說出他的理由_____。

Answer 1

【答案】 3.0 相同時間內(nèi)收集氧氣的體積或收集相同體積氧氣所需的時間 洗滌、干燥 相同 不需要加熱，操作簡單或通過分液漏斗添加藥品，有利于連續(xù)操作 二氧化錳 兩組實驗所用過氧化氫溶液的濃度、體積相等或催化劑只改變反應(yīng)速率，不改變生成物的質(zhì)量

【解析】

由題意，根據(jù)設(shè)計實驗的步驟可知：

（1）實驗室通過加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣，二氧化錳做催化劑，分解生成氯化鉀和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（2）為探究氧化銅是否對氯酸鉀的分解有催化作用，除催化劑種類外，其余條件均應(yīng)保持一致，故實驗③所取氯酸鉀的質(zhì)量與其他組相同，則x為3.0；比較催化效果時，應(yīng)比較不同組實驗在相同時間內(nèi)收集到氧氣的體積或收集相同體積氧氣所需的時間。

實驗結(jié)論：

（3）根據(jù)給出的實驗結(jié)論，可知氧化銅也能催化氯酸鉀分解，則反應(yīng)前后氧化銅的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)均不變，回收的步驟為溶解、過濾、洗滌、干燥。將回收的氧化銅重新作催化劑，催化效果相同，即觀察到的實驗現(xiàn)象與實驗③相同。

（4）二氧化錳催化過氧化氫溶液制取氧氣為固液常溫反應(yīng)，不需要加熱，操作簡單，且液體藥品可直接通過分液漏斗添加，有利于連續(xù)操作。

（5）根據(jù)圖中的曲線，裝置內(nèi)壓強曲線的斜率越大，反應(yīng)生成氧氣的速率越快，則二氧化錳的催化效果更好。

（6）催化劑只改變反應(yīng)的速率，不能改變生成物的質(zhì)量，該實驗中兩組實驗所用過氧化氫溶液的濃度、體積相等，則最終產(chǎn)生氧氣的體積也相等，即兩組實驗裝置內(nèi)的壓強最終會相等。