Question

【题目】某学习小组利用如图所示装置对氯酸钾制氧气进行探究学习。

资料：①KClO3的熔点约为356℃，MnO2在加热条件下不分解；②KClO3分解时，传感器得到氧气浓度随温度的变化示意图及使用不同催化剂时的固体残留率分别如图和如图所示。

（1）由如图1可知，KClO3分解温度__________（填“高于”、“等于”或“低于”）其熔点。

（2）如图2中A→B段氧气浓度逐渐降低的可能原因是______________。

（3）分析如图3可知，对KClO3分解催化效果更好的催化剂是_____________。

（4）为证实MnO2的催化作用，小组同学利用如图装置进行如表所示的实验，请完成填表。

步骤	实验操作	实验现象
Ⅰ	检查装置气密性	（气密性良好）
Ⅱ	分别在“Y形管两支管中加入少量MnO2和KClO3，塞紧橡皮塞，用带火星木条放在导管口	没有_________
Ⅲ	分别先后加热MnO2和KClO3，用带火星木条放在导管口，加热__________（填“左”或“右”）侧支管后，带火星木条复燃	_________
Ⅳ	冷却后，将＂Y”形管左侧支管中部分MnO2混入右侧支管中，振荡“Y”形管，加热，用带火星木条放在导管口	_________

（5）步骤Ⅳ的实验现象不能说明MnO2是KClO3分解的催化剂，因为还需要证明___________。

（6）将29.4gKC1O3和MnO2混合物以5:1配比加热至完全反应，如图中m的值应为_____g。

Answer 1

【答案】高于 试管内气压增大，排出一部分空气，使氧气浓度降低。 纳米MnO2 没有明显现象 右 木条长时间才能复燃 加热时间短于步骤III，木条即复燃。 质量和化学性质不变 19.8g

【解析】

（1）通过图中的数据可知氯酸钾的分解温度大约是380℃，以及从资料中可知氯酸钾的熔点是356℃，所以KClO3分解温度高于其熔点；故填：高于。

（2）A→B段是在氯酸钾分解前，实验装置内的空气受热膨胀，会发生逸出，导致装置内的氧气浓度降低，所以在KClO3分解前，传感器得到氧气浓度降低的可能原因是：试管内气压增大，排出一部分空气，氯酸钾还没有分解生成氧气；故填：试管内气压增大，排出一部分空气，使氧气浓度降低。

（3）根据图3可知，在氯酸钾开始分解时相同温度下都是纳米二氧化锰的残留率低于分析纯二氧化锰的，且纳米二氧化锰残留率出现最多降幅时，温度为400℃左右，低于分析纯二氧化锰550℃，所以使用纳米二氧化锰催化效果好；故填：纳米MnO2。

（4）II、氯酸钾和二氧化锰单独存放时都不能自己产生氧气，因此带火星木条放在导管口，木条不会发生什么变化，故填：没有明显现象。

III、氯酸钾单独受热分解生成的氧气速率较慢，单独加热二氧化锰不会生成氧气，因此用带火星木条放在导管口有氯酸钾的即右侧支管在加热后，木条复燃，实验现象是木条长时间才能复燃。故填：右；木条长时间才能复燃。

IV、二氧化锰可以加快氯酸钾的分解速率，所以在二氧化锰和氯酸钾混合后再加热，产生氧气的速率会比单独加热氯酸钾的快，因此实验现象是加热时间短于步骤III，木条即复燃。故填：加热时间短于步骤III，木条即复燃。

（5）在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率（既能提高也能降低），而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫做催化剂，所以步骤IV的实验现象不能说明MnO2是KClO3分解的催化剂，还需证明在此反应中MnO2的质量和化学性质不变；故填：质量和化学性质不变。

（6）29.4gKClO3和MnO2混合物以5:1，所以氯酸钾的质量为：29.4g×=24.5g，二氧化锰的质量为：29.4g24.5g=4.9g。

设生成氯化钾的质量为x。

x=14.9g

所以剩余固体的质量为：14.9g+4.9g=19.8g，即m=19.8g。