Question

兴趣小组的同学们在老师的指导下进行实验室制取氧气的实验．
（1）甲同学称取一定质量的KMnO₄固体放入大试管中，试管口略向下倾斜，是为了防止

 

，将温度控制在250℃加热制取O₂．实验结束时，乙同学发现用排水法收集到的O₂大于理论产量．针对这一现象，同学们进行了如下探究：
【提出猜想】猜想I：反应生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅰ：反应生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想Ⅲ：反应生成的K₂MnO₄和MnO₂分解都放出O₂．
【实验验证】同学们分成两组，分别进行下列实验：
第一组同学取一定质量的MnO₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，则猜想

 

错误；第二组同学取K₂MnO₄在250℃条件下加热，没有用测定质量的方法得出了猜想II正确的结论．该组同学选择的实验方法是

 

．
【拓展延伸】实验发现，KClO₃固体加热制取O₂的反应速率很慢，但如果 将KMnO₄固体与KClO₃固体混合加热，则KClO₃的分解速率大大加快．请说明KMnO₄在KClO₃的分解反应中是否作催化剂，为什么？

 

．
【实验反思】通过以上实验探究，同学们还想探究影响反应速率的其他因素．
（2）实验室可以用锌与稀硫酸反应制取氢气，同学们想探究影响锌与稀硫酸反应快慢的因素．反应过程中，用前10min内收集的氢气体积比较反应的快慢．控制其他条件相同，进行下表四组实验，获得数据如下表．

验实号编	试剂		前10min内产生的氢气体积（mL）
	不同纯度的锌	不同体积和浓度的稀硫酸
a	纯锌	30 mL 30%	564.3
b	含杂质的锌	30 mL 30%	634.7
c	纯锌	30 mL 20%	449.3
d	纯锌	40 mL 30%	602.8

①比较实验 a 和实验 b，可以得到的结论是

 

．
②为了研究硫酸浓度对反应快慢的影响，需比较实验

 

和实验

 

（填编号）．
③控制其他条件相同，需控制的条件是

 

（例举一种条件即可）．

Answer 1

考点：影响化学反应速率的因素探究,氧气的检验和验满,制取氧气的操作步骤和注意点,催化剂的特点与催化作用

专题：科学探究

分析：（1）考虑KMnO₄固体制取氧气的注意事项：试管口略向下倾斜的原因；
【实验验证】根据实验现象，可以判断物质的性质；氧气能够供给呼吸，支持燃烧，能使带火星的木条复燃；
【拓展延伸】根据实验的过程分析：KMnO₄在KClO₃的分解反应中是否作催化剂；
【实验反思】
（2）①通过表格比较实验的相同点和不同点得出结论；
②利用控制变量法分析自变量是硫酸的浓度，因变量是反应的快慢进行分析选择对比组；
③从外因寻找需要控制的条件：温度，颗粒大小等．

解答：解：（1）称取一定质量的KMnO₄固体放入大试管中，试管口略向下倾斜，是为了防止防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂；
【实验验证】
在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，说明250℃时，二氧化锰不能分解，所以“猜想I：反应生成的MnO₂分解放出O₂；猜想Ⅲ：反应生成的K₂MnO₄和MnO₂分解都放出O₂”错误；
【拓展延伸】
如果将KMnO₄固体与KClO₃固体混合加热，则KClO₃的分解速率大大加快．KMnO₄在KClO₃的分解反应中不是作催化剂，原因是加了高锰酸钾之后，产生氧气速度加快是因为高锰酸钾分解也会产生氧气，同时产生的二氧化锰对氯酸钾的分解起催化作用．
【实验反思】①实验a和实验b，相同点是同体积同浓度的稀硫酸，不同点是含杂质的锌和纯锌，结果含杂质的锌比纯锌反应速率要快；
②要研究硫酸浓度对反应快慢的影响，需要不同浓度的硫酸，而要控制锌的纯度相同，比较产生氢气的快慢，因此对比组是a和c；
③控制变量法需要考虑的是自变量和因变量，而其它外界条件均保存相同，因此控制其他条件相同，需控制的条件如；温度（或锌粒形状大小）．
故答案为：
（1）防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂；
[实验验证]Ⅰ、Ⅲ；将带火星的木条放入试管内；
[拓展延伸]高锰酸钾不是催化剂，是因为加了高锰酸钾之后，产生氧气速度加快是因为高锰酸钾分解也会产生氧气，同时产生的二氧化锰对氯酸钾的分解起催化作用；
（2）①与同体积同浓度的稀硫酸反应，含杂质的锌比纯锌反应速率要快．②a和c；③温度（或锌粒形状大小，答案合理即可）

点评：本题考查了两种制取氧气的方法，然后以高锰酸钾制取氧气进行相关问题的探究，对于探究实验的设计，一定要有明显的现象差别才可以，所以在锰酸钾和二氧化锰是否会生成氧气探究中，就有两个方案可以参考，质量变化法和生成物检验法，掌握氯酸钾和高锰酸钾的性质，理解催化剂的概念是解题的关键．