Question

【题目】某同学在做二氧化锰催化氯酸钾分解的实验时，不小心将黑色的氧化铜当作二氧化锰与氯酸钾混合加热，用排水法收集，发现集气瓶中气泡的产生速率加快了。难道氧化铜对氯酸钾的分解也有催化作用？该同学展开如下探究：

（提出问题）氧化铜对氯酸钾的分解是否有催化作用？

（设计实验）

实验组	实验步骤	测量数据
①	将 3.0 g 氯酸钾放在试管中加热，用排水法收集生成的气体
②	将 3.0 g 氯酸钾与 1.0 g 二氧化锰均匀混合加热，用排水法收集生成的气体
③	将 x g 氯酸钾与 1.0 g 氧化铜均匀混合加热，用排水法收集生成的气体

（1）写出实验室加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制氧气的化学方程式_____。

（2）实验③中 x 的数值为_____，测量数据为_____。

（实验结论）

（3）经验证，氧化铜可代替二氧化锰催化氯酸钾分解。将实验③完全反应后的固体加水溶解、过滤、_____，若称量得到 1.0 g 黑色粉末（假设氯酸钾完全反应），再将黑色粉末和氯酸钾混合加热，集气瓶中的现象与实验③_____（填“相同”或“不同”）。

（4）实验室还可以用过氧化氢溶液为原料制取氧气，与以氯酸钾为原料制取氧气相比，用过氧化氢溶液作原料的优点是_____（写一点即可）。某同学查阅资料发现氧化铜也能催化过氧化氢溶液分解。小组同学为了比较二氧化锰和氧化铜对过氧化氢溶液的催化效果，利用数字化仪器测得室温下质量相同的两种物质分别与 5 mL 5%的过氧化氢溶液在两个相同的密闭容器内混合时装置内压强的变化过程。

（5）由图像可知：常温下，_____对过氧化氢的分解催化效果更好。

（6）小明推测两条曲线最终将合并在一起，请你说出他的理由_____。

Answer 1

【答案】 3.0 相同时间内收集氧气的体积或收集相同体积氧气所需的时间 洗涤、干燥 相同 不需要加热，操作简单或通过分液漏斗添加药品，有利于连续操作 二氧化锰 两组实验所用过氧化氢溶液的浓度、体积相等或催化剂只改变反应速率，不改变生成物的质量

【解析】

由题意，根据设计实验的步骤可知：

（1）实验室通过加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，二氧化锰做催化剂，分解生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为。

（2）为探究氧化铜是否对氯酸钾的分解有催化作用，除催化剂种类外，其余条件均应保持一致，故实验③所取氯酸钾的质量与其他组相同，则x为3.0；比较催化效果时，应比较不同组实验在相同时间内收集到氧气的体积或收集相同体积氧气所需的时间。

实验结论：

（3）根据给出的实验结论，可知氧化铜也能催化氯酸钾分解，则反应前后氧化铜的质量和化学性质均不变，回收的步骤为溶解、过滤、洗涤、干燥。将回收的氧化铜重新作催化剂，催化效果相同，即观察到的实验现象与实验③相同。

（4）二氧化锰催化过氧化氢溶液制取氧气为固液常温反应，不需要加热，操作简单，且液体药品可直接通过分液漏斗添加，有利于连续操作。

（5）根据图中的曲线，装置内压强曲线的斜率越大，反应生成氧气的速率越快，则二氧化锰的催化效果更好。

（6）催化剂只改变反应的速率，不能改变生成物的质量，该实验中两组实验所用过氧化氢溶液的浓度、体积相等，则最终产生氧气的体积也相等，即两组实验装置内的压强最终会相等。