Question

6．探究氯酸钾和二氧化锰制氧气实验中反应物与催化剂的最佳质量比．实验中采用如图实验装置，取20g氯酸钾，分成10等份，每份2g，分别装入10支试管中．在10支试管中分别加入不同质量的二氧化锰，分别测量二氧化锰与氯酸钾在不同质量比时，生成200mL氧气所用的时间．实验记录的数据如表所示：

实验编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
二氧化锰的质量/g	0.1	0.2	0.33	0.4	0.5	0.66	1	1.3	2	3
二氧化锰与氯酸钾的质量比	1：20	1：10	1：6	1：5	1：4	1：3	1：2	2：3	1：1	3：2
生成200mL氧气时间/秒	235	186	162	147	133	117	143	160	211	244

请回答下列问题：
（1）实验室常用加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法制取氧气，写出反应的文字表达式：氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气．
（2）此实验中收集一定体积的氧气宜采取的收集方法是排水法．原因是不易溶于水，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）分析上述数据，你认为利用此法制氧气，二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为1：3．
（4）利用双氧水和二氧化锰的混合物制氧气比加热氯酸钾和二氧化锰混合物制氧气更好．请写出前者的两个优点操作简便、节能．
（5）催化剂能影响化学反应速率，温度、反应物的浓度、接触面积等也会对化学反应速率带来影响．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，反应速度变低的原因是：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，反应速度变低的原因是：二氧化锰用量少，导致氯酸钾与二氧化锰的接触面积变小．

Answer 1

分析 （1）根据加热氯酸钾与二氧化锰生成氯化钾和氧气进行解答；
（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）加热氯酸钾与二氧化锰生成氯化钾和氧气，反应的文字表达式：氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气；故填：氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气；
（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 1：3时，所用的时间最少，反应速率最快．
故答案为：1：3；
（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：操作简便；节能；
（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．