Question

18．某兴趣小组在制取氧气的实验过程中，有如下实验设计方案，该方案的实验目的是：探究氯酸钾和二氧化锰的质量比对反应速率的影响．

编号	温度	催化剂	氯酸钾、二氧化锰的质量比	生成1升氧气所需时间/s
实验Ⅰ	400℃	MnO2	1：1	153
实验Ⅱ	400℃	MnO2	2：1	240

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（提示：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（℃）
①	氯酸钾	580
②	氯酸钾和二氧化锰（质量比1：1）	350
①	氯酸钾和氧化铜（质量比1：1）	370
②	氯酸钾和氧化铁（质量比1：1）	390

【数据和结论】
（1）由实验①与实验④对比，证明猜想合理；
（2）实验所用的三种物质中，催化效果最好的是二氧化锰．
【反思】
（1）若要证明氧化铁是该反应的催化剂，还需验证它在化学反应前后的质量
和化学性质是否改变．
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
	①检查装置气密性． ②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）小林希望对此实验进行改进，使该反应加快，请你帮他提出合理化建议加热过氧化钙和水的混合物．
【拓展与延伸】
实验创新是中学生最为重要的科学素养．图是某学校的师生对“MnO₂催化H₂O₂溶液分解实验装置的创新设计”，实验过程如下：

①将一支球形干燥管水平放置，用滴管吸取3mL（密度为1g/mL）质量分数为5%的H₂O₂加入干燥管的球泡内，再用药匙取0.2gMnO₂粉末，加在干燥管的进气管的管壁上．
②点燃橡胶塞上棒香后，塞紧干燥管并将其竖立，观察到带火星的棒香立即复燃．
对该创新实验的评价，你认为不合理的是B（填序号）．
A．实验中所用的仪器、材料及药品均易得到
B．实验使用的药品用量太大
C．反应速度太慢，耽误时间
D．实验现象明显，整个装置好似点燃的灯塔，趣味性强．

Answer 1

分析 根据实验数据可知，该方案的实验目的是：探究氯酸钾和二氧化锰的质量比对反应速率的影响进行解答；
【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）根据过氧化钙（CaO₂）室温下稳定，在300℃时分解成氧气，由此可知加热过氧化钙和水的混合物有可能会使反应加快进行分析解答；
【拓展与延伸】根据实验的原理、操作及现象分析解答；

解答 解：根据实验数据可知，该方案的实验目的是：探究氯酸钾和二氧化锰的质量比对反应速率的影响；故填：氯酸钾和二氧化锰的质量比；
【数据和结论】
（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】
（1）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；
【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）根据过氧化钙（CaO₂）室温下稳定，在300℃时分解成氧气，由此可知加热过氧化钙和水的混合物有可能会使反应加快，因此实验的改进方法有加热过氧化钙和水的混合物（或向过氧化钙和水的混合物中加入催化剂）；故填：加热过氧化钙和水的混合物（或向过氧化钙和水的混合物中加入催化剂）；
【拓展与延伸】根据图中师生对“MnO₂催化H₂O₂溶液分解实验装置的创新设计”可知，该实验装置仪器及材料好准备，药品使用量少，反应速度快且现象明显，并能激发学生的兴趣；故答案为：B

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．