Question

【題目】某興趣小組在制取氧氣的實(shí)驗(yàn)過程中，有如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，該方案的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵禾骄柯人徕浐投�氧化錳的質(zhì)量比對(duì)反應(yīng)速率的影響。

編號(hào)	溫度	催化劑	氯酸鉀、二氧化錳的質(zhì)量比	生成1升氧氣所需時(shí)間/s
實(shí)驗(yàn)Ⅰ	400℃	MnO2	1:1	153
實(shí)驗(yàn)Ⅱ	400℃	MnO2	2:1	240

小芳在實(shí)驗(yàn)時(shí)，誤把氧化銅當(dāng)作二氧化錳放入加熱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)也能較快產(chǎn)生氧氣，于是進(jìn)行如下探究：

猜想Ⅰ：除二氧化錳、氧化銅外，氧化鐵(Fe2O3)也可以作氯酸鉀分解的催化劑。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】

按下表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定開始產(chǎn)生氣體時(shí)的溫度(提示：開始產(chǎn)生氣體的溫度越低，表示反應(yīng)速度越快)。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)藥品	分解溫度(℃)
①	氯酸鉀	580
②	氯酸鉀和二氧化錳(質(zhì)量比1︰1)	350
③	氯酸鉀和氧化銅(質(zhì)量比1︰1)	370
④	氯酸鉀和氧化鐵(質(zhì)量比1︰1)	390

【數(shù)據(jù)和結(jié)論】

(1)由實(shí)驗(yàn)__________與實(shí)驗(yàn)④對(duì)比，證明猜想合理；(2)實(shí)驗(yàn)所用的三種物質(zhì)中，催化效果最好的是_________。

【反思】

若要證明氧化鐵是該反應(yīng)的催化劑，還需驗(yàn)證它在化學(xué)反應(yīng)前后的_______和_________是否改變。小林在實(shí)驗(yàn)時(shí)，聯(lián)想到了漁民用過氧化鈣(CaO2)增加魚池中的含氧量，提出猜想Ⅱ。

猜想Ⅱ：過氧化鈣與水反應(yīng)可制取氧氣。

實(shí)驗(yàn)裝置	實(shí)驗(yàn)主要過程
	①檢查裝置氣密性。 ②加入過氧化鈣和水后，有少量細(xì)小氣泡緩慢放出，在導(dǎo)管口幾乎收集不到氣體。該裝置放置到第二天，集氣瓶中只收集到極少量氣體，震蕩試管后仍有少量細(xì)小氣泡緩慢放出。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：過氧化鈣與水反應(yīng)可制取氧氣。

【分析與反思】

(1)同學(xué)們對(duì)過氧化鈣與水反應(yīng)的生成物猜想如下：①氫氧化鈣和氧氣②碳酸鈣和氧氣你認(rèn)為猜想_______(填序號(hào))一定是錯(cuò)誤的，理由是____________________________，

(2)過氧化鈣與水反應(yīng)雖然沒有快速收集到大量氧氣，但過氧化鈣在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣，因此小林認(rèn)為漁民用過氧化鈣做增氧劑。寫出此反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式______________________。

(3)小林希望對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使該反應(yīng)加快，請(qǐng)你幫他提出合理化建議_________________。

【計(jì)算】該興趣小組的同學(xué)們購得用于增氧的過氧化鈣產(chǎn)品(雜質(zhì)不含鈣元素)，標(biāo)簽如圖所示。試計(jì)算：

(1)過氧化鈣中氧元素的化合價(jià)___________________；

(2)過氧化鈣中鈣元素與氧元素的質(zhì)量比為_______；

(3)100g過氧化鈣中鈣元素質(zhì)量為______________；

(4)該產(chǎn)品中過氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為_______。

Answer 1

【答案】 ① 二氧化錳 質(zhì)量 化學(xué)性質(zhì) ② 反應(yīng)前后元素種類不變 略 加熱過氧化鈣和水的混合物(或向過氧化鈣和水的混合物中加入催化劑) -1 5：4 55.6g 72%

【解析】探究氯酸鉀和二氧化錳的質(zhì)量比對(duì)反應(yīng)速率的影響。誤把氧化銅當(dāng)作二氧化錳放入加熱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)也能較快產(chǎn)生氧氣。猜想Ⅰ：除二氧化錳、氧化銅外，氧化鐵(Fe2O3)也可以作氯酸鉀分解的催化劑�！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】【數(shù)據(jù)和結(jié)論】(1)由實(shí)驗(yàn)①與實(shí)驗(yàn)④對(duì)比，證明猜想合理；(2)實(shí)驗(yàn)所用的三種物質(zhì)中，催化效果最好的是二氧化錳，所需溫度最低�！痉此肌�

若要證明氧化鐵是該反應(yīng)的催化劑，還需驗(yàn)證它在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變。聯(lián)想到了漁民用過氧化鈣(CaO2)增加魚池中的含氧量，提出猜想Ⅱ。猜想Ⅱ：過氧化鈣與水反應(yīng)可制取氧氣。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：過氧化鈣與水反應(yīng)可制取氧氣�！痉治雠c反思】(1) 過氧化鈣與水反應(yīng)的生成物猜想如下：①氫氧化鈣和氧氣②碳酸鈣和氧氣。猜想②一定是錯(cuò)誤的，理由是反應(yīng)前后元素種類不變。(2) 過氧化鈣在水中持續(xù)、緩慢放出氧氣，此反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式∶CaO2 ＋H2O→Ca﹙OH﹚2 ＋O2↑。(3) 對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使該反應(yīng)加快，合理化建議∶①加熱過氧化鈣和水的混合物②向過氧化鈣和水的混合物中加入催化劑�！居�(jì)算】試計(jì)算：(1)過氧化鈣中氧元素的化合價(jià)∶﹙＋2﹚＋2x＝0,x＝－1價(jià)；(2)過氧化鈣中鈣元素與氧元素的質(zhì)量比為∶40∶16×2＝5：4；(3)100g過氧化鈣中鈣元素質(zhì)量為∶100g× ×100％＝55.6g；(4)該產(chǎn)品中過氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為∶Ca至少為40％，CaO2 相對(duì)房子質(zhì)量是72，過氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為72％。

點(diǎn)睛∶這是一道綜合題，二氧化錳是氯酸鉀受熱分解的催化劑，但不是唯一的催化劑。