题目内容
【题目】某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。
【提出问题】①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂?它是否比二氧化锰催化效果好?
【查阅资料】研究表明,许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂,氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示:
催化剂 温度 反应程度 | 氧化铁 | 氧化铝 | 氧化铜 | 氧化镁 |
开始反应 | 420℃ | 515℃ | 305℃ | 490℃ |
剧烈反应 | 490℃ | 540℃ | 350℃ | 545℃ |
实验室用氯酸钾制取氧气,如果不用二氧化锰作催化剂,最好选用的金属氧化物是___________。
【设计并完成实验】
Ⅰ. 将3.0g氯酸钾放在试管中加热
Ⅱ. 将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热
Ⅲ. 将3.0g氯酸钾与Xg氧化铜均匀混合加热
【实验现象分析】
Ⅲ中X的值应为_____________,实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明______________________。 现象与实验Ⅲ相同.实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是______________________。将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥,然后进行称量的目的是_____________________________,最后还要再将黑色粉末和_______________混合加热进行实验。
【结论】氧化铜也能作氯酸钾分解的催化剂,实验Ⅲ中的化学反应的化学方程式为_____________________________________________________。
【实验反思】MnO2的用量对 H2O2分解反应有何影响?
【设计并完成实验】利用图甲装置探究“MnO2的用量对 H2O2分解反应的影响”,实验中为3% H2O2溶液,装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出(在等温条件下,产生氧气体积与装置内压强成正比,反应放热忽略不计。)
【讨论交流】(1)图乙是“0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果,从图中可以看出________________________________。图丙是“不同质量的MnO2与相同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果,从图中可以看出____________________________________。
【答案】 氧化铜 1.0 氧化铜能加快氯酸钾分解的速度;比较二氧化锰与氧化铜的催化效果 过滤 验证氧化铜的质量在化学反应前后是否改变 氯酸钾 0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合,过氧化氢的用量越多,速度差不多,但产生的氧气越多 不同质量的MnO2与相同体积的3%H2O2溶液混合,二氧化锰越多,产生的氧气一样多,但速度会加快。
【解析】【查阅资料】由表中的数据可知,不用二氧化锰时选择氧化铜作催化剂时,开始的温度与剧烈反应时的温度是四种物质中最低的,是条件最容易达到的;
【实验现象分析】(1)控制氯酸钾的质量、二氧化锰和氧化铜的质量,才能比较出二氧化锰和氧化铜的催化效果,Ⅲ中X的值应为1g;实验Ⅰ和Ⅲ对比的目的是探究氧化铜是否能加快氯酸钾分解;实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是探究二氧化锰和氧化铜哪个对氯酸钾催化效果更好;催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变;将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥,然后进行称量,目的是探究氧化铜在反应后的质量是否不变;最后还要再将黑色粉末和氯酸钾混合加热,发现实验现象依然与之前现象相同;
【结论】氯酸钾在二氧化锰做催化剂的条件下分解成氯化钾和氧气,实验Ⅲ中的化学反应的化学方程式为::
【讨论交流】图乙是“0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果,从图中可以看出0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合,过氧化氢的用量越多,产生的氧气越多,反应速率差不多;图丙是“不同质量的MnO2与相同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果,从图中可以看出不同质量的MnO2与相同体积的3%H2O2溶液混合,二氧化锰越多,反应速度越快,产生的氧气一样多。