题目内容
16．
某校化学兴趣小组同学欲探究氯酸钾和二氧化锰制氧气的实验中反应物与催化剂的最佳质量比，他们采用如图所示实验装置，分别测定氯酸钾和二氧化锰在不同质量比时，从开始加热到收集100mL氧气所用的时间．实验记录的数据如下| 实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 二氧化锰与氯酸钾的质量比 | 1：40 | 1：20 | 1：10 | 1：5 | 1：3 | 1：2 | 2：3 | 1：1 | 2：1 |
| 所用时间/s | 12.4 | 8 | 5 | 5.5 | 7.5 | 9.3 | 10.5 | 15 | 24 |
（1）写出实验中发生反应的化学方程式2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑
（2）实验中收集一定体积的氧气采用的实验方法利用了氧气不易溶与水的性质．收集气体前集气瓶内未装满水，对实验结果没有 （填“有”或“没有”）影响．
（3）由实验数据可知二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为1：10
（4）利用双氧水和二氧化锰制氧气比加热氯酸钾和二氧化锰制氧气更好，请写出前者的两个优点 ①节能②更安全
（5）催化剂能影响化学反应速率，温度、反应物的浓度（或质量分数）、反应物的接触面积等也会影响化学反应速率．分析上表数据，结合影响化学反应速率的因素分析：
①当二氧化锰与氯酸钾的质量比高于最佳质量比时，反应速率变小的原因是二氧化锰用量多，导致反应物氯酸钾的质量分数变小
②当二氧化锰与氯酸钾的质量比低于最佳质量比时，反应速率变小的原因二氧化锰用量少，导致氯酸钾与二氧化锰的接触面积变小．
分析 （1）氯酸钾与二氧化锰反应，生成氯化钾和氧气，据此写出化学反应式；
（2）根据氧气的溶解性和排出水的体积即为气体体积来分析
（3）根据图表中的数据分析，所用时间少的就是反应速率快的；
（4）双氧水和二氧化锰混合制氧气不需加热，可以节能等分析；
（5）根据反应速度的影响因素主要是反应物的接触面积；混合物的混合情况考虑，催化剂多了相对来说反应物就少了，反应速度就收到了影响；
解答 解：（1）氯酸钾与二氧化锰反应，生成氯化钾和氧气，反应的方程式为2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑；
故答案为：2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑；
（2）利用排水装置收集的气体应具备的性质是难溶于水；空气不易溶于水，那么排出水的气体即为所收集的气体体积，．
故答案为：不易溶于水；没有；
（3）通过观察图表中的数据可知，二氧化锰与氯酸钾的质量比是1：10时，所用的时间最少，反应速率最快．
故答案为：1：10；
（4）双氧水和二氧化锰混合制氧气不需加热，可以节能，同时更安全；副产物是水无污染，更环保；价格低廉，操作简便等；
故答案为：节能；更安全；更环保；价格低廉，操作简便等；
（5）①二氧化锰用量过多氯酸钾的质量分数就降低了，反应物的接触面积就少了，就影响了反应速度；
②反应速度的影响因素主要是反应物的接触面积，接触面积越大反应速度就越快，二氧化锰的用量过少与氯酸钾的接触面积就越小，所以反应速度慢；
故答案为：①二氧化锰用量多，导致反应物氯酸钾的质量分数变小
②二氧化锰用量少，导致氯酸钾与二氧化锰的接触面积变小．
点评 此题探究实验室用二氧化锰与氯酸钾制取氧气时，二氧化锰作催化剂的量要适中，过多或过少反应速率都或受到影响．希望同学们作此试验时注意二氧化锰的用量，节约药品．
| A． |  某温度向一定量的饱和Ca（OH）2溶液中加入少量CaO，再恢复到原温度 | |
| B． |  将烧杯中的饱和硝酸钾溶液恒温蒸发部分溶剂，再将烧杯中的物质逐渐升温 | |
| C． |  向等质量等浓度的稀硫酸中加入金属 | |
| D． |  一定量硝酸银溶液中加入铁片 |
信息1．难溶的碳酸盐受热易分解为氧化物和CO2
信息2．CO2能与Zn反应生成CO气体
信息3．酒精灯的加热温度400-500℃，酒精喷灯的火焰温度可达1000℃左右
（1）D装置的加热必须在A和B装置加热一段时间后再进行，这样做的原因是排尽装置中的空气，防止CO和空气混合加热爆炸．
（2）装置C的作用是吸收（或除去）CO2，从实验安全或环保角度考虑，上述实验装置可采取的改进措施是增加尾气处理装置．
（3）将研究小组分为两组，按上图所示装置进行对比实验，甲组在用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末（纯净物）．两组分别用产物进行以表实验：
| 步骤 | 操作 | 甲组现象 | 乙组现象 |
| 1 | 取黑色粉末加入盐酸 | 溶解，无气泡 | 溶解，有气泡 |
| 2 | 取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液 | 变红 | 无现象 |
资料：Ⅰ碳酸钠和氯化钙能发生复分解反应．
Ⅱ浓硫酸具有很强的吸水性；碱石灰常用于吸收水蒸气和二氧化碳．
方案一：样品与氯化钙溶液反应，测定Na2CO3的质量分数
（1）样品与氯化钙溶液的反应实验（杂质不与氯化钙溶液反应）：
| 实验操作 | 实验现象 | 分析 |
| 取m克纯碱样品配成溶液后，滴加过量的CaCl2溶液． | 产生白色沉淀 | 如果CaCl2不过量，则会造成所计算的纯碱质量分数偏小（选填：偏大或偏小或不变） |
方案二：样品与稀盐酸反应，测定Na2CO3的质量分数
利用如图所示实验装置（铁架台略去）和试剂，通过测定样品和稀盐酸反应产生的CO2气体的质量，计算Na2CO3的质量分数（装置气密性良好，忽略盐酸的挥发性且每步反应或作用都是完全的）．
（3）Ⅰ打开止水夹K，先对装置A和B（已连接）通入已除去CO2的空气一会儿，以排尽装置A和B中含有的CO2，再接上装置C和D．
Ⅱ关闭止水夹K，加入足量的稀盐酸（杂质不与盐酸反应），装置A中样品产生气体．
Ⅲ待装置A中的反应结束后，再一次打开止水夹K，继续往装置通入已除去CO2的空气一会儿．装置C（填标号）在反应前后的质量差就是产生CO2的质量，由此计算出该样品中Na2CO3的质量分数．
如图是电解水的装置图，回答下列问题
我国科学家侯德榜创造了一种著名的纯碱生产方法-“联合制碱法”．请你回答：