Question

9．某兴趣小组同学对实验室制备氧气的催化剂进行如下探究．
【提出问题】
①二氧化锰常作为氯酸钾分解制取氧气的催化剂，那其他氧化物是否也能催化氯酸钾分解呢？是否比二氧化锰催化效果更好？
【查阅资料】
研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解（分解时放出热量）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表所示：

	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，最好选用的氧化物是氧化铜．
【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二氧化锰混合均匀加热
Ⅲ．将Xg氯酸钾与1.0g氧化铜混合均匀加热
【实验现象分析】
将实验Ⅲ反应后的固体加水溶液、过滤、洗涤、干燥，若称量得到1.0g黑色粉末，再将黑色粉末和Xg氯酸钾混合加热，现象与实验Ⅲ相同．Ⅲ中X的值应为3.0，实验I和Ⅲ比较可证明CuO改变KClO₃分解的速率．
【结论】
氧化铜也能做氯酸钾分解的催化剂，实验Ⅲ中的化学反应方程式为2KClO₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑．
（注意：若答对该题奖励4分，化学十九总分不超过60分）
【实验反思】
（1）实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是CuO对KClO₃催化效果是否比MnO₂好．
（2）在相同温度下比较两组实验产生氧气的快慢，通常可采用的方法有：
①测量相同时间内收集氧气的体积大小；
②测量收集相同体积氧气所需要时间长短．

Answer 1

分析 【查阅资料】对比表格中的数据选择合适的催化剂；
【设计并完成实验】根据控制变量的实验方法来分析；
【结论】根据化学反应的原理以及化学方程式的写法来分析；
【实验反思】（1）根据控制变量的实验方法来分析；
（2）根据在相同温度下，比较两组实验产生O₂的快慢可采用测相同时间内产生O₂的体积或收集相同体积O₂所需的时间进行解答．

解答 解：【查阅资料】根据表格中的数据可知，加入催化剂后氯酸钾分解温度最低的是氧化铜，所以实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用的氧化物是氧化铜；故填：氧化铜；
【实验现象分析】为了对比催化剂的催化效果，选取的氯酸钾质量应该相等，也应该取3.0g；实验I中是3.0g氯酸钾，实验Ⅲ中是3.0g氯酸钾与1.0g氧化铜，两个实验比较可证明CuO改变KClO₃分解的速率；故填：3.0；CuO改变KClO₃分解的速率；
【结论】氯酸钾在氧化铜作催化剂，加热的条件下分解为氯化钾和氧气；故填：2KClO₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑；
【实验反思】（1）实验Ⅱ和Ⅲ的区别是催化剂的种类不同，这两组实验对比可以看出CuO对KClO₃催化效果是否比MnO₂好；故填：CuO对KClO₃催化效果是否比MnO₂好；
（2）在相同温度下，比较两组实验产生O₂的快慢可采用测相同时间内产生O₂的体积或收集相同体积O₂所需的时间；
故填：①相同时间内收集氧气的体积大小；②收集相同体积氧气所需要时间长短（或其他合理答案）．

点评 此题考查气体制备过程中催化剂的选择问题，催化剂能改变化学反应速率，对于有气体生成的反应，反应速率的快慢可以通过收集相同体积的气体所用时间的长短来体现．