Question

10．某兴趣小组在制取氧气的实验过程中，小芳在实验时，误把氧化铜当作二氧化锰放入加热，结果发现也能较快产生氧气，于是进行如下探究：
【猜想Ⅰ】除二氧化锰、氧化铜外，氧化铁（Fe₂O₃）也可以作氯酸钾分解的催化剂．
【设计实验】
按下表进行实验，并测定开始产生气体时的温度（开始产生气体的温度越低，表示反应速度越快）．

实验编号	实验药品	分解温度（℃）
甲	氯酸钾	580
乙	氯酸钾和二氧化锰（质量比1：1）	350
丙	氯酸钾和氧化铜（质量比1：1）	370
丁	氯酸钾和氧化铁（质量比1：1）	390

【数据和结论】
（1）选取实验①①（填写试验编号）进行对比，可以证明猜想Ⅰ合理；
（2）实验所用的三种物质中，催化效果最好的是②二氧化锰．
【反思】
（3）若要证明氧化铁是该反应的催化剂，还需要在实验丁中的剩余物加入氯酸钾，再次加热，并测定开始产生气体时的温度．以上操作是验证氧化铁在化学反应前后的③质量是否改变．除此之外，还需要验证④化学性质是否改变（不要填写具体的操作）小林在实验时，联想到了渔民用过氧化钙（CaO₂）增加鱼池中的含氧量，提出猜想Ⅱ．
【猜想Ⅱ】过氧化钙与水反应可制取氧气．

实验装置	实验主要过程
	第一步，检查装置气密性． 第二步，加入过氧化钙和水后，有少量细小气泡缓慢放出，在导管口几乎收集不到气体．该装置放置到第二天，集气瓶中只收集到极少量气体，震荡试管后仍有少量细小气泡缓慢放出．

实验结论：过氧化钙与水反应⑤不能（填“能”或“不能”）用于实验室制取氧气．
【分析与反思】
（1）过氧化钙与水反应虽然没有快速收集到大量氧气，但由此实验现象，小林认为渔民用过氧化钙做增氧剂的主要原因是⑥过氧化钙在水中持续、缓慢放出氧气，所以可以作为增氧剂．
（2）同学们对过氧化钙与水反应的生成物猜想如下：A：氢氧化钙和氧气  B：碳酸钙和氧气
你认为猜想⑦②（填序号）一定是错误的，理由是⑧化学反应前后元素的种类不变，而反应前没有碳元素．
（3）【计算】该兴趣小组的同学们取了100克过氧化钙来制取氧气，试计算出100克过氧化钙中氧元素的质量．

Answer 1

分析 【数据和结论】（1）比较加入氧化铁后氯酸钾分解产生氧气的温度与只加热氯酸钾时产生氧气的温度高低即可；
（2）根据分解温度最低的催化效果最好解答；
【反思】（1）根据催化剂的基本概念解答．
【猜想Ⅱ】实验结论：根据过氧化钙与水反应生成氧气的速率太慢进行解答；
【分析与反思】
（1）根据实验现象，过氧化钙在水中反应的速度慢，持续的时间长，进行分析解答；
（2）根据质量守恒定律的内涵及应用回答；
（3）根据元素的质量=化合物的质量×化合物中该元素的质量分数来分析．

解答 解：
【猜想Ⅰ】（1）加入氧化铁后氯酸钾分解产生氧气的温度比只加热氯酸钾时产生氧气的温度低很多；故答案选①．
（2）分解温度最低的催化效果最好，故答案：二氧化锰；
【反思】
（3）催化剂是指在化学反应中能改变其他物质的化学反应速度而本身的质量和化学性质都不发生改变的物质，故答案：质量；化学性质是否改变；
【猜想Ⅱ】实验结论：过氧化钙与水反应生成氧气的速率太慢，所以不能用于实验室制取氧气；故填：不能；
【分析与反思】
（1）根据实验现象，过氧化钙在水中反应的速度慢，持续的时间长，所以用过氧化钙做增氧剂的主要原因是：过氧化钙在水中持续、缓慢放出氧气；故答案为：过氧化钙在水中持续、缓慢放出氧气，所以可以作为增氧剂；
（2）根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，反应物为过氧化钙和水，②的观点认为生成物是碳酸钙和氧气，这样反应物中不含有碳元素，而生成物中含碳元素，不遵循质量守恒定律，所以错误；故填：②；化学反应前后元素的种类不变，而反应前没有碳元素；
（3）100克过氧化钙中氧元素的质量=100g×$\frac{16×2}{40+16×2}×100%$≈44.4g；故填：44.4g．

点评 本题考查知识综合，考查的点多面广．它不但考查了考查了影响化学反应速率的因素，还考查了化学式的相关计算，更考查了装置的选取方法的掌握和应用，解答此类题目时，只有抓住实验目的、结论，前后联系，进行细致的思考、推断，才可准确无误地解答出各个问题．