题目内容
【题目】小陆老师带领同学们去实验室完成加热氯酸钾制取氧气的实验，A组同学对二氧化锰和氯酸钾的最佳质量比产生了好奇 ，于是设计了如下的实验：取20g氯酸钾，分成10等份，每份2g，分别装入10支试管中，在10支试管中分别加入不同质量的二氧化锰，分别测量二氧化锰与氯酸钾在不同质量比时，生成200mL氧气所用的时间，实验装置图和实验记录的数据如下：
实验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
二氧化锰的质量/g | 0.1 | 0.2 | 0.33 | 0.4 | 0.5 | 0.66 | 1 | 1.3 | 2 | 3 |
二氧化锰与氯酸钾的质量比 | 1:20 | 1:10 | 1:6 | 1:5 | 1:4 | 1:3 | 1:2 | 2:3 | 1:1 | 3:2 |
生成200mL氧气时间/秒 | 235 | 186 | 162 | 147 | 133 | 117 | 143 | 160 | 211 | 244 |
请回答下列问题：
（1）请写出实验室加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气的化学方程式_____________。
（2）此实验中，收集气体前集气瓶内未装满水，对本实验的结果________（填“有”或“没有”）影响。
（3）分析上述数据，你认为利用此法制取氧气，二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为______。
（4）催化剂能影响化学反应速率，温度、反应物浓度、接触面积等也会对化学反应速率带来影响。分析上表数据，结合影响化学反应速率的因素分析：当二氧化锰与氯酸钾的质量比高于最佳质量比时，反应速率变低的原因是：__________________________________。
在陆老师的指导下，A组同学将二氧化锰与氯酸钾以最佳质量比混合，成功的制取并收集了几瓶气体，但意外的发现制得的气体有刺激性气味，于是在陆老师的指导下对该气体成分进行探究。
【提出问题】氯酸钾与二氧化锰混合加热后产生的气体成分是什么？
【查阅资料】
Ⅰ．氯酸钾与二氧化锰混合加热产生的气体只以单质形式存在；
Ⅱ．氯气（Cl2）是有刺激性气味的气体，能溶于水，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
【猜想与假设】
猜想一：该气体为__________ ； 猜想二：该气体为Cl2； 猜想三：该气体为Cl2和O2。
【实验探究】
序号 | 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
（1） | 小芳用排水集气法收集A、B两瓶气体，将带火星木条伸入A中；湿润的淀粉碘化钾试纸伸入B中 | A中带火星木条复燃，B中淀粉碘化钾试纸不变色。 | 猜想______成立 |
（2） | 小兰用向上排空气法收集C、D两瓶气体，将带火星木条伸入C中，湿润的淀粉碘化钾试纸伸入D中 | C中带火星木条______(填“复燃”或“不复燃”)，D中淀粉碘化钾试纸变蓝。 | 猜想三成立 |
【反思与评价】小虎认为小芳的结论不正确，原因是___________________________。
【拓展应用】
Ⅰ．若取氯酸钾和二氧化锰混合加热后的少量固体，加入足量水溶解，过滤，滤液成紫红色，该现象说明该反应还生成了_________________。
Ⅱ．MnO2不仅能作催化剂还可以作反应物，实验室通常用MnO2与浓盐酸共热制取Cl2。请完成该反应的化学方程式：
MnO2+4HCl（浓）
MnCl2+2_____________+Cl2↑．
【计算】12.25g纯净的氯酸钾固体中氧元素的质量是____________克。
【答案】 2KClO3
2KCl＋3O2↑ 没有 1:3 二氧化锰越多，氯酸钾的质量分数变小。（其他答案合理即可） O2 一 复燃 Cl2 能溶于水 KMnO4 【答题空10】H2O 4.8
【解析】（1）实验室加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气的化学方程式∶2KClO3 
2KCl＋3O2↑。（2）此实验中，收集气体前集气瓶内未装满水，对本实验的结果没有影响。（3）分析上述数据，二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为1:3。（4）催化剂能影响化学反应速率，温度、反应物浓度、接触面积等也会对化学反应速率带来影响。当二氧化锰与氯酸钾的质量比高于最佳质量比时，反应速率变低的原因是：二氧化锰越多，氯酸钾的质量分数变小。【提出问题】氯酸钾与二氧化锰混合加热后产生的气体成分是什么？【查阅资料】Ⅰ．氯酸钾与二氧化锰混合加热产生的气体只以单质形式存在；Ⅱ．氯气（Cl2）是有刺激性气味的气体，能溶于水，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。【猜想与假设】猜想一：该气体为O2 ；猜想二：该气体为Cl2；猜想三：该气体为Cl2和O2。【实验探究】
序号 | 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
（1） | 小芳用排水集气法收集A、B两瓶气体，将带火星木条伸入A中；湿润的淀粉碘化钾试纸伸入B中 | A中带火星木条复燃，证明是氧气，B中淀粉碘化钾试纸不变色，证明没有氯气。 | 猜想一成立 |
（2） | 小兰用向上排空气法收集C、D两瓶气体，将带火星木条伸入C中，湿润的淀粉碘化钾试纸伸入D中 | C中带火星木条复燃，证明是氧气；D中淀粉碘化钾试纸变蓝，氯气置换出碘，碘使淀粉变蓝。 | 猜想三成立 |
【反思与评价】小芳的结论不正确，原因是. Cl2 能溶于水，不能用排水法收集。【拓展应用】Ⅰ．若取氯酸钾和二氧化锰混合加热后的少量固体，加入足量水溶解，过滤，滤液成紫红色，该现象说明该反应还生成了KMnO4 ，高锰酸钾溶于水呈紫红色。Ⅱ．MnO2不仅能作催化剂还可以作反应物，实验室通常用MnO2与浓盐酸共热制取Cl2。根据质量守恒定律，完成该反应的化学方程式：MnO2+4HCl（浓）
MnCl2+2H2O+Cl2↑。
点睛∶这是一道综合题，影响化学反应速率的因素∶催化剂，温度、反应物浓度、接触面积等。
