Question

某同學(xué)對MnO₂、CuO、Fe₂O₃、Cr₂O₃在氯酸鉀受熱分解反應(yīng)中的催化作用進行了研究．實驗所得數(shù)據(jù)如下表．就本實驗的有關(guān)問題，請?zhí)羁眨?br />

實驗 編號	KclO3（g）				產(chǎn)生氣體（mL）	耗時 （s）
		化學(xué)式	質(zhì)量（g）	實際回收
1	0.6	-	-	-	10	480
2	0.6	MnO2	0.20	90%	67.2	36.5
3	0.6	CuO	0.20	90%	67.2	79.5
4	0.6	Fe2O3	0.20	90%	67.2	34.7
5	0.6	Cr2O3	0.20	異常	67.2	188.3

（1）本實驗的裝置由下圖三部分組成，其正確的接口連接順序為

 

．

（2）為證明編號2的實驗中MnO₂起到催化作用，還要測定反應(yīng)剩余物中MnO₂的質(zhì)量，實驗的操作順序是：溶解→

 

．
（3）從上表實驗數(shù)據(jù)分析，對氯酸鉀受熱分解有催化作用的物質(zhì)，按其催化能力從大到小的順序為

 

（填物質(zhì)的化學(xué)式）．
（4）從編號3的實驗數(shù)據(jù)，可計算出KCIO₃的分解率為

 

%（保留一位小數(shù)）．
（5）在進行編號5的實驗時，有刺激性的黃綠色氣體產(chǎn)生，該氣體可能是

 

（填化學(xué)式），可用試紙檢驗該氣體，上述異�，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因是

 

．
（6）研究表明“在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑比表面積（單位質(zhì)量表面積）可提高化學(xué)反應(yīng)速率”．請設(shè)計驗證此結(jié)論的實驗方案：

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計,化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）根據(jù)排水法測氣體體積的進氣方式為：短管進氣長管出水；
（2）MnO₂難溶于水，測定反應(yīng)剩余物MnO₂的質(zhì)量，要溶解、過濾、洗滌、干燥、稱量；
（3）根據(jù)生成相同體積氧氣時所用時間的長短判斷；
（4）先根據(jù)n=

V

Vm

計算氧氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)氯酸鉀和氧氣的關(guān)系式計算氯酸鉀的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計算反應(yīng)的氯酸鉀的質(zhì)量，再計算分解的氯酸鉀與加入的氯酸鉀的質(zhì)量之比即可；
（5）根據(jù)元素守恒及題意判斷生成物，氯氣有氧化性，能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀變藍；
（6）驗證催化劑表面積大小對反應(yīng)速率的影響，設(shè)計對照試驗時除了催化劑表面積不同，氣體條件必須完全相同．

解答： 解：（1）根據(jù)排水法測氣體體積的進氣方式為：短管進氣長管出水，所用連接順序為a→c→b→d，
故答案為：a→c→b→d；
（2）MnO₂難溶于水，測定反應(yīng)剩余物MnO₂的質(zhì)量，需要的實驗的操作順序為：溶解→過濾→洗滌→干燥→稱量，
故答案為：過濾→洗滌→干燥→稱量；
（3）根據(jù)生成相同體積氧氣時所用時間的長短，F(xiàn)e₂O₃作催化劑用時最短，MnO₂作催化劑用時次之，CuO作催化劑用時最長，所以其催化能力從大到小的順序為：Fe₂O₃＞MnO₂＞CuO，
故答案為：Fe₂O₃＞MnO₂＞CuO；
（4）生成氧氣的物質(zhì)的量為：n=

0.0672L

22.4L/mol

=0.003mol，
2KCl₃

CuO  .

△

2KCl+3O₂↑
2mol          3mol  
0.002mol    0.003mol
則反應(yīng)的氯酸鉀的物質(zhì)的量為：0.002mol，質(zhì)量為：m=nM=0.002mol×122.5g/mol=0.245g，
所以氯酸鉀的分解率為：

0.245g

0.6g

×100%=40.8%，
故答案為：40.8；
（5）用Cr₂O₃做研究實驗時，發(fā)現(xiàn)有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，同時綠色的混合物變成了橘黃色，則Cr元素的化合價升高，Cl元素的化合價降低，氯酸鉀在加熱條件下將Cr₂O₃氧化為可溶性化合物，同時生成氯氣，其化學(xué)式為Cl₂，氯氣能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀試紙變藍，則可以使用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗氯氣，
故答案為：Cl₂；濕潤的淀粉碘化鉀；氯酸鉀與Cr₂O₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氯氣；
（6）設(shè)計驗證“在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑比表面積（單位質(zhì)量表面積）可提高化學(xué)反應(yīng)速率”的實驗方案為：分別取兩份等質(zhì)量的氯酸鉀和兩分等質(zhì)量但克里大小不一致的二氧化錳混勻后裝入上述的裝置進行實驗，測量完全反應(yīng)時所耗用的時間長短或是在同等時間內(nèi)收集氣體體積多少等，可以
故答案為：分別取兩份等質(zhì)量的氯酸鉀和兩分等質(zhì)量但克里大小不一致的二氧化錳混勻后裝入上述的裝置進行實驗，測量完全反應(yīng)時所耗用的時間長短或是在同等時間內(nèi)收集氣體體積多少等．

點評：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率影響的因素、探究催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響及催化效果等知識，題目難度中等，能夠正確分析實驗過程及實驗現(xiàn)象得出正確結(jié)論為解答關(guān)鍵，試題能夠較好的考查學(xué)生的分析、理解能力及綜合應(yīng)用知識的能力．