题目内容
某化学兴趣小组对氯酸钾制取氧气的催化剂展开探究。请回答下列问题:
探究一:二氧化锰粒径大小对催化效果的影响
取两份等质量氯酸钾，分别加入等质量、粒径大小不同的二氧化锰进行加热，用传感器测得固体残留率(反应后剩余固体质量与反应前固体质量之比)如右图:
(1)二氧化锰作催化剂，加热氯酸钾制取氧气的化学方程式为_____________。
(2)查阅资料得知，发生反应的温度越低，催化效果越好。分析上图,对氯酸钾分解催化效果更好的是_____________。催化效果更好的原因可能是_____________。
探究二:催化剂用量及催化剂种类对催化效果的影响
同学们设计如下实验方案:
编号 | 氯酸钾质量/g | 催化剂 | 催化剂质量/g | 收集VmL氧气 所需时间/s |
实验1 | 5 | 171 | ||
实验2 | 5 | 二氧化锰 | 0.25 | 79 |
实验3 | 5 | 二氧化锰 | 0.5 | 49 |
实验4 | 5 | 二氧化锰 | 2.5 | 93 |
实验5 | 5 | 氧化铁 | 0.5 | 58 |
实验6 | 5 | 氯化钾 | 0.5 | 154 |
(3)表中所列三种催化剂中，催化效果最好的是_____________。
(4)二氧化锰与氯酸钾的质量比为_____________时，催化效果最好。
(5)氯化钾_____________(填“有”或“无”)催化作用。维持加热条件不变，用实验1再继续收集VmL氧气，所需时间明显少于171s,原因是_____________。
探究三:二氧化锰质量在反应前后的变化
同学们发现每次用氯酸钾和二氧化锰制取氧气结束后，在拆卸装置时总能闻到刺激性气味。他们将加热后剩余固体中的二氧化锰分离并测量其质量，发现总小于加热前二氧化锰的质量。查阅资料后发现，一般认为加热氯酸钾和二氧化锰混合物的反应过程如下:
第1步: 
(其中Cl2有刺激性气味)
第2步: 
第3步: 
(6)第3步反应中锰元素化合价变化为_____→________。
(7)反应后剩余固体中二氧化锰质量小于反应前的质量，原因可能是_____________。
氧气是重要的资源，回答下列问题。
（1）图一为“铁丝在氧气中燃烧”的实验改进装置（浓硫酸具有吸水性，可干燥氧气）。图一甲装置：固体是二氧化锰，其作用是______________；发生反应的文字表达式为________；图一丙装置：铁丝在氧气中燃烧，观察到的实验现象_______________；用塑料瓶代替集气瓶的优点之一是_______。
（2）某兴趣小组为了研究用向上排空气法和排水法收集的氧气浓度是否有差异，做了如下实验：加热高锰酸钾固体，分别用两种方法各收集三瓶氧气，井使用传感器测定收集到的氧气浓度，数据见表。
收集方法 | 向上排空气法 | 排水集气法 | ||||
氧气浓度% | 79.6 | 79.7 | 79.9 | 90.0 | 89.8 | 89.3 |
氧气平均浓度% | 79.7 | 89.7 |
①用向上排空气法收集氧气时，以能使放置在集气瓶瓶口的带火星木条复燃为氧气集满的标准；用排水集气法收集氧气时，以观察到____________为氧气集满的标准。
②以上两种方法中，用_________________法收集到的氧气更纯净。
③不考虑操作因素，排水集气法获得的氧气体积分数不能达到100%主要原因_____________。
④向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有_________（填字母序号）。
A 氧气的密度略大于空气的密度
B 加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右
C 当观察到带火星木条复燃时，集气瓶内还有空气
D．当氧气进入集气瓶时，瓶内空气与进入的氧气相互扩散
（3）分别把点燃的木炭放入装有空气和氧气的集气瓶中燃烧，如图二，对比木炭在空气和氧气中燃烧的现象，说明影响燃烧剧烈程度的一种因素是________________。
（4）在潜水艇中提供氧气的反应原理之一是：过氧化钠（固体）和水反应生成氢氧化钠和氧气，实验室中可用（如图三所示）_____ 装置来模拟其制取过程（填字母序号）。
有一瓶久置的氢氧化钠溶液。
①氢氧化钠溶液露置于空气中容易变质，请写出相关反应的化学方程式：________。
②取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加无色酚酞试液，试液变红色，由此_____（填“能”或“不能”）得出氢氧化钠溶液变质。请说明判断的理由_________________。
③为探究氢氧化钠溶液是全部变质还是部分变质，设计如下表实验：
[提供信息]：（a）在水中的溶解性：Ba(OH)2可溶、Ca(OH)2微溶、BaCO3难溶；（b）BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、CaCl2溶液、Ca(NO3)2溶液、NaNO3溶液均显中性。
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
I．取少量该溶液于试管中，向溶液中滴加过量的__溶液，并不断振荡。 | 有白色沉淀生成。 | 说明原溶液中一定有碳酸钠。 |
II.取步骤I试管中的少量上层清液，滴加酚酞溶液。 | 溶液变红色。 | 说明原溶液中一定有___。 |
由以上实验可知，氢氧化钠溶液________变质。