Question

12．在老师的指导下，某学习小组利用如图1所示装置对氯酸钾（KClO₃）制氧气进行了深入的探究学习．
资料：
①KClO₃的熔点约为356℃，MnO₂的分解温度约为535℃．用酒精灯物质加热，受热物质的温度一般约为400℃左右；
②不同配比是指KClO₃和MnO₂混合物中，KClO₃和MnO₂的质量比；
③氯酸钾分解时，传感器得到氧气浓度随温度的变化示意图及不同配比时氧气浓度随温度的变化示意图如图：
请回答问题：
（1）分析图2，KClO₃分解温度高于（填“高于”、“等于”或“低于”）其熔点．
（2）分析图2，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．
（3）分析图3，KClO₃分解温度随物质配比变化的规律是配比越大，分解温度越高，当物质配比为1：2是，KClO₃分解温度约为75℃．
（4）为证实MnO₂的催化作用，小组同学利用如图4装置进行如表所示的实验：

步骤	实验操作	实验现象
Ⅰ	检查气密性
Ⅱ	分别在“Y”形管两侧支管中加入少量MnO2和KClO3，塞紧橡皮塞．	没有明显现象
Ⅲ	分别先后加热MnO2和KClO3，用带火星木条放在导管口．加热右（填“左”或“右”）侧支管后，带火星木条复燃．	木条长时间才能复燃
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．	加热时间短于步骤Ⅲ，木条即复燃

请回答：
①完善步骤Ⅲ中的填空：加热右侧支管后，带火星木条复燃，木条长时间才能复燃．
②步骤Ⅳ中，将MnO₂混入右侧支管有余热的KClO₃中的操作方法是将Y形管向右倾斜，使二氧化锰进入右边的支管中．

③步骤Ⅳ的实验现象能否说明MnO₂是KClO₃分解的催化剂？不能（填“能”或“不能”），如不能，还需证明在此反应中MnO₂的质量和化学性质不变．
（5）将29.4gKClO₃和MnO₂混合物以5：1配比加热至完全反应，如图5中？的值应为D
A．4.9    B．9.6     C．14.9   D．19.8．

Answer 1

分析 （1）根据图中的数据可知氯酸钾的分解温度大约是380℃，以及氯酸钾的熔点是356℃进行分析；
（2）根据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进行分析；
（3）根据图3中的实验数据进行分析；
（4）根据氯酸钾单独受热分解生成的氧气速率较慢，单独加热加热二氧化锰不会生成氧气，二氧化锰可以加快氯酸钾的分解速率等知识进行分析；
根据催化剂的定义进行分析；
（5）根据29.4gKClO₃和MnO₂混合物以5：1配比求出氯酸钾的质量，然后结合氯酸钾分解的化学方程式计算得到的氯化钾质量，然后计算得到的剩余固体质量进行分析．

解答 解：（1）通过图中的数据可知氯酸钾的分解温度大约是380℃，以及氯酸钾的熔点是356℃，所以KClO₃分解温度高于其熔点；
（2）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；
（3）通过分析图3中氯酸钾的分解数据可知，KClO₃分解温度随物质配比变化的规律是配比越大，分解温度越高，当物质配比为1：2是，KClO₃分解温度约为75℃；
（4）氯酸钾单独受热分解生成的氧气速率较慢，单独加热加热二氧化锰不会生成氧气，二氧化锰可以加快氯酸钾的分解速率，所以

步骤	实验操作	实验现象
Ⅰ	检查气密性
Ⅱ	分别在“Y”形管两侧支管中加入少量MnO2和KClO3，塞紧橡皮塞．	没有明显现象
Ⅲ	分别先后加热MnO2和KClO3，用带火星木条放在导管口．加热右侧支管后，带火星木条复燃．	木条长时间才能复燃
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．	加热时间短于步骤Ⅲ，木条即复燃

①完善步骤Ⅲ中的填空：加热右侧支管后，带火星木条复燃，木条长时间才能复燃；
②步骤Ⅳ中，将MnO₂混入右侧支管有余热的KClO₃中的操作方法是：将Y形管向右倾斜，使二氧化锰进入右边的支管中；
③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；
（5）29.4gKClO₃和MnO₂混合物以5：1，所以氯酸钾的质量为：29.4g×$\frac{5}{6}$=24.5g，二氧化锰的质量为：29.4g-24.5g=4.9g，
设生成氯化钾的质量为x，
2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑
245          149
24.5g          x
 $\frac{245}{24.5g}$=$\frac{149}{x}$
   x=14.9g
所以剩余固体的质量为：14.9g+4.9g=19.8g．
故选：D．
故答案为：（1）高于；
（2）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；
（3）配比越大，分解温度越高，75℃；
（4）

步骤	实验操作	实验现象
Ⅰ	检查气密性
Ⅱ	分别在“Y”形管两侧支管中加入少量MnO2和KClO3，塞紧橡皮塞．	没有明显现象
Ⅲ	分别先后加热MnO2和KClO3，用带火星木条放在导管口．加热右侧支管后，带火星木条复燃．	木条长时间才能复燃
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．	加热时间短于步骤Ⅲ，木条即复燃

①加热右侧支管后，带火星木条复燃，木条长时间才能复燃；
②将Y形管向右倾斜，使二氧化锰进入右边的支管中；
③不能，质量，化学性质；
（5）D．

点评 在解此类题时，首先分析题中考查的问题，让结合学过的知识和题中所给的提示进行解答．