Question

4．某研究小組為探究氯酸鉀受熱分解反應(yīng)中的催化劑效果，在相同條件下，使用不同催化劑測(cè)量產(chǎn)生等量氣體時(shí)所需時(shí)間，并回收催化劑，結(jié)果如下：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	KCIO3（g）	催化劑			產(chǎn)生氣體（mL） （已折算到標(biāo)準(zhǔn)情況）	耗時(shí)（S）
		化學(xué)式	質(zhì)量（g）	回收
①	0.60	MnO2	0.20	90%	67.2	36.5
②	0.60	CuO	0.20	90%	67.2	79.5
③	0.60	Fe2O3	0.20	90%	67.2	34.7
④	0.60	Cr2O3	0.20	異常	67.2	188.3

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，所選儀器帶鐵夾的鐵架臺(tái)、大試管（含帶橡皮塞的導(dǎo)管）、量氣裝置、過(guò)濾裝置、電子天平外，還必需的儀器有酒精燈、計(jì)時(shí)器（或秒表）．
（2）寫出實(shí)驗(yàn)①的化學(xué)方程式2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，根據(jù)表中信息，若實(shí)驗(yàn)室中無(wú)MnO₂可選用上述催化劑中的Fe₂O₃（填化學(xué)式）代替也可基本達(dá)到同樣的催化效果．
（3）實(shí)驗(yàn)②中的KClO₃分解率為40.8%（保留一位小數(shù)）．
（4）實(shí)驗(yàn)④中發(fā)現(xiàn)有刺激性氣味的氣體單質(zhì)產(chǎn)生，請(qǐng)完成以下探究活動(dòng)：

提出猜想	該刺激性氣味的氣體單質(zhì)可能是Cl2
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證猜想	實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論（不要求寫具體操作過(guò)程）將燃著的小木條插進(jìn)集氣瓶中，直至木條熄滅，用玻璃棒粘著濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙插進(jìn)集氣瓶中．若試紙變藍(lán)則證明是Cl2，否則不是氯氣：

Answer 1

分析 （1）依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄柯人徕浭軣岱纸夥磻?yīng)中的催化劑效果，在相同條件下，使用不同催化劑測(cè)量產(chǎn)生等量氣體時(shí)所需時(shí)間，結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程和步驟選擇所需實(shí)驗(yàn)儀器，其中加熱需要酒精燈，計(jì)時(shí)需要計(jì)時(shí)器；
（2）實(shí)驗(yàn)①是探究氯酸鉀在二氧化錳做催化劑作用下反應(yīng)速率，分析圖表中催化劑作用和反應(yīng)時(shí)間的記錄，二氧化錳恒容氧化鐵對(duì)氯酸鉀受熱分解的催化作用相當(dāng)，氧化鐵做催化劑對(duì)反應(yīng)速率影響略大于二氧化錳；
（3）實(shí)驗(yàn)②中反應(yīng)的氯酸鉀質(zhì)量為0.60g，反應(yīng)后生成氣體為氧氣，先根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計(jì)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(jì)算氯酸鉀的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計(jì)算反應(yīng)的氯酸鉀的質(zhì)量，再計(jì)算分解的氯酸鉀與加入的氯酸鉀的質(zhì)量之比即可；
（4）用Cr₂O₃做研究實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則Cr元素的化合價(jià)升高，Cl元素的化合價(jià)降低，氯酸鉀在加熱條件下將Cr₂O₃氧化為可溶性化合物，同時(shí)生成氯氣，其化學(xué)式為Cl₂，氯氣能使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，則可以使用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)氯氣，檢驗(yàn)氯氣的存在前需要先除去生成的氧氣；

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，所選儀器帶鐵夾的鐵架臺(tái)、大試管（含帶橡皮塞的導(dǎo)管）、量氣裝置、過(guò)慮裝置、電子天平外，還必需的儀器有為加熱需要酒精燈，計(jì)時(shí)需要計(jì)時(shí)器（或秒表）；
故答案為：酒精燈；計(jì)時(shí)器（或秒表）；
（2）實(shí)驗(yàn)①是探究氯酸鉀在二氧化錳做催化劑作用下反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；根據(jù)生成相同體積氧氣時(shí)所用時(shí)間的長(zhǎng)短，F(xiàn)e₂O₃作催化劑用時(shí)最短，MnO₂作催化劑用時(shí)次之，CuO作催化劑用時(shí)最長(zhǎng)，所以其催化能力從大到小的順序?yàn)椋篎e₂O₃＞MnO₂＞CuO，根據(jù)表中信息，若實(shí)驗(yàn)室中無(wú)MnO₂可選用上述催化劑中的Fe₂O₃ 代替也可基本達(dá)到同樣的催化效果；
故答案為：2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；Fe₂O₃ ；
（3）生成氧氣的物質(zhì)的量為：n=$\frac{0.0672L}{22.4L/mol}$=0.003mol，
2KCl₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑
2mol          3mol  
0.002mol    0.003mol
則反應(yīng)的氯酸鉀的物質(zhì)的量為：0.002mol，質(zhì)量為：m=nM=0.002mol×122.5g/mol=0.245g，
所以氯酸鉀的分解率為：$\frac{0.245g}{0.6g}$×100%=40.8%，
故答案為：40.8%；
（4）用Cr₂O₃做研究實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則Cr元素的化合價(jià)升高，Cl元素的化合價(jià)降低，氯酸鉀在加熱條件下將Cr₂O₃氧化為可溶性化合物，同時(shí)生成氯氣，其化學(xué)式為Cl₂，氯氣能使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，則可以使用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)氯氣，檢驗(yàn)氯氣的存在前需要先除去生成的氧氣，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和步驟為：將燃著的小木條插進(jìn)集氣瓶中，直至木條熄滅，用玻璃棒粘著濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙插進(jìn)集氣瓶中．若試紙變藍(lán)則證明是Cl₂，否則不是氯氣；
故答案為：Cl₂；將燃著的小木條插進(jìn)集氣瓶中，直至木條熄滅，用玻璃棒粘著濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙插進(jìn)集氣瓶中．若試紙變藍(lán)則證明是Cl₂，否則不是氯氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率影響的因素、探究催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響及催化效果等知識(shí)，題目難度中等，能夠正確分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)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(shí)的能力．