Question

11．某興趣小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的若干問題進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究．
（1）為探究催化劑的種類對(duì)氯酸鉀分解速度的影響，甲同學(xué)設(shè)計(jì)以下對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．將2.45g KClO₃與1.0g MnO₂均勻混合加熱
Ⅱ．將x g KClO₃與1.0g CuO均勻混合加熱
在相同溫度下，比較兩組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生O₂的快慢．通常采用的方法有：
①測(cè)相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O₂的體積
②測(cè)收集相同體積O₂所需的時(shí)間；
Ⅰ中反應(yīng)的文字表達(dá)式是氯酸鉀 $→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣；
Ⅱ中x的值應(yīng)為2.45．
（2）乙同學(xué)用KClO₃和MnO₂的混合物制取O₂，完全反應(yīng)后的固體殘?jiān)�，�?jīng)以下四步實(shí)驗(yàn)操作，回收得到了較純凈的MnO₂（殘?jiān)�中只有MnO₂難于水）．
他的正確操作先后順序是bcda（填寫選項(xiàng)符號(hào)）．
a．烘干       b．溶解        c．過濾       d．洗滌
步驟 c需用到的實(shí)驗(yàn)儀器有：鐵架臺(tái)（帶鐵圈）、漏斗、燒杯、．
（3）丙同學(xué)對(duì)課本“分解過氧化氫制氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的催化作用”以及“尋找新的催化劑”研究性實(shí)驗(yàn)，引起了化學(xué)探究小組的興趣．
【提出問題】氧化鐵能否作過氧化氫溶液分解的催化劑？如果能，其催化效果如何？
【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
I．分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入A、B 兩支試管中，向A試管中加入ag氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星木條，觀察現(xiàn)象．	A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，B試管中無明顯現(xiàn)象
II．待A試管中沒有現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復(fù)多次試驗(yàn)，觀察現(xiàn)象．	試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星木條均復(fù)燃
III．將實(shí)驗(yàn) II中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為ag．	/
IV．分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入C、D 兩支試管中，向C試管中加入ag氧化鐵粉末，向D試管中加入ag二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象．	/

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（1）A中產(chǎn)生的氣體是氧氣．
（2）實(shí)驗(yàn)II、III證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫溶液分解的催化劑．
（3）寫出氧化鐵催化過氧化氫溶液分解的文字表達(dá)式過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣．
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】
（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)IV的目的是進(jìn)行對(duì)比．
（2）若實(shí)驗(yàn)IV觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)論是二氧化錳的催化效果比氧化鐵好．
【實(shí)驗(yàn)拓展】
（1）查閱資料得知：氧化銅、硫酸銅、馬鈴薯等也可以做過氧化氫溶液分解的催化劑．下列有關(guān)催化劑的說法中正確的是B（填序號(hào)）．
A．MnO₂只能作過氧化氫溶液分解的催化劑
B．同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑
C．催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)的速率
D．用作催化劑的物質(zhì)不可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物
（2）實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是中學(xué)生最為重要的科學(xué)素養(yǎng)．如圖是某學(xué)校的師生對(duì)“MnO₂催化H₂O₂溶液分解實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)”，實(shí)驗(yàn)過程如下：
①將一支球形干燥管水平放置，用滴管吸取3mL（密度為1g/mL）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的H₂O₂加入干燥管的球泡內(nèi)，再用藥匙取0.2g MnO₂粉末，加在干燥管的進(jìn)氣管的管壁上．
②點(diǎn)燃橡膠塞上棒香后，塞緊干燥管并將其豎立，觀察到帶火星的棒香立即復(fù)燃．

對(duì)該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)，你認(rèn)為不合理的是BC（填序號(hào)）．
A．實(shí)驗(yàn)中所用的儀器、材料及藥品均易得到
B．實(shí)驗(yàn)使用的藥品用量太大
C．反應(yīng)速度太慢，耽誤時(shí)間
D．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，整個(gè)裝置好似點(diǎn)燃的燈塔，趣味性強(qiáng)．

Answer 1

分析 （1）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；
Ⅰ、根據(jù)氯酸鉀在二氧化錳做催化劑和加熱的條件下分解成氯化鉀和氧氣分析；用氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取O₂，完全反應(yīng)后的固體殘?jiān)�是氯化鉀和二氧化錳，氯化鉀溶于水，二氧化錳不溶于水，因此可以通過溶解、過濾、洗滌、干燥的方法，回收得到較純凈的二氧化錳；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）根據(jù)氧氣具有助燃性，能使帶火星木條復(fù)燃進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】根據(jù)實(shí)驗(yàn)的過程分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)IV的目的；
【實(shí)驗(yàn)拓展】（1）根據(jù)催化劑的含義進(jìn)行解答．
（2）根據(jù)評(píng)價(jià)要實(shí)事求是，不能隨便亂說，實(shí)驗(yàn)使用的藥品用量不算大；反應(yīng)速度不慢進(jìn)行分析．

解答 解：（1）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；
Ⅰ、氯酸鉀在二氧化錳做催化劑和加熱的條件下分解成氯化鉀和氧氣，反應(yīng)的文字表達(dá)式是：氯酸鉀 $→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣；
Ⅱ、控制氯酸鉀的質(zhì)量相等才能比較出二氧化錳和氧化銅的催化效果，所以x的值應(yīng)為2.45；
（2）用氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取O₂，完全反應(yīng)后的固體殘?jiān)�是氯化鉀和二氧化錳，氯化鉀溶于水，二氧化錳不溶于水，因此可以通過溶解、過濾、洗滌、干燥的方法，回收得到較純凈的二氧化錳；故答案為：bcda   
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）氧氣具有助燃性，能使帶火星木條復(fù)燃，所以有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，可知A中產(chǎn)生的氣體是氧氣；故填：氧氣；
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；故填：質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
（3）氧化鐵催化過氧化氫溶液分解的文字表達(dá)式為：過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣；
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】由實(shí)驗(yàn)的過程可知，氧化鐵和二氧化錳都能加快過氧化氫的分解，二者可以起到對(duì)比的作用；若實(shí)驗(yàn)4觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)論是二氧化錳的催化效果比氧化鐵好；
【實(shí)驗(yàn)拓展】
（1）A．MnO₂不只能作為氧化氫溶液分解的催化劑，還可以作其他反應(yīng)的催化劑，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)題目的信息可知同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，故B正確；
C．催化劑不只是加快化學(xué)反應(yīng)的速率，還能減慢化學(xué)反應(yīng)的速率，故C錯(cuò)誤；
D．用作催化劑的物質(zhì)可能是其它反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物，例如二氧化錳是高錳酸鉀受熱分解制氧氣的生成物，故D錯(cuò)誤．
（2）評(píng)價(jià)要實(shí)事求是，不能隨便亂說，實(shí)驗(yàn)使用的藥品用量不算大；反應(yīng)速度不慢，故選：BC．
故答案為：（1）收集相同體積O₂所需的時(shí)間；氯酸鉀 $→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣；2.45；
（2）bcda；
（3）（1）氧氣；（2）質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；（3）過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣；
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】（1）進(jìn)行對(duì)比；（2）二氧化錳的催化效果比氧化鐵好；
【實(shí)驗(yàn)拓展】
（1）B．
（2）BC．

點(diǎn)評(píng) 本題通過實(shí)驗(yàn)探究了二氧化錳和氧化銅在過氧化氫制氧氣中的催化作用，側(cè)重實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和分析能力的考查�?/p>