Question

19．实验室常用加热氯酸钾与二氧化锰的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．
某化学兴趣小组发现：氯酸钾与氧化铜混合加热，也能较快产生氧气，于是进行如下探究：
【提出猜想】：除二氧化锰、氧化铜外，氧化铁也可以作氯酸钾分解的催化剂．
【完成实验】按下表进行实验，并测定分解温度（分解温度越低，催化效果越好）．

实验编号	实验用品	分解温度
1	3.0g氯酸钾	580
2	3.0g氯酸钾和1.0g二氧化锰	350
3	3.0g氯酸钾和1.0g氧化铜	370
4	x g氯酸钾和1.0g氧化铁	390

【分析数据，得出结论】
（1）实验4中x的值应为3.0，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】若要证明氧化铁是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后的质量和化学性质不变．
【继续探究】小组同学完成上述实验后，又深一步进行“氧化铜用量与一定质量氯酸钾制取氧气反应速率关系”的探究，下表是他们的有关实验数据，请你回答有关问题：

氧化铜与氯酸钾的质量比	$\frac{1}{40}$	$\frac{1}{20}$	$\frac{1}{10}$	$\frac{1}{5}$	$\frac{1}{3}$	$\frac{1}{2}$	$\frac{2}{3}$	$\frac{1}{1}$	$\frac{2}{1}$
生成1L氧气所需的时间（s）	124	79	50	54	75	93	106	153	240

【分析整理】
（3）据上表可知氧化铜用量过多，产生氧气的速率变慢（填“变快”、“变慢”或“不变”），氧化铜与氯酸钾的质量比为$\frac{1}{10}$时，反应速率最快．
【结论1】在化学反应中催化剂的用量不是（填“是”或“不是”）越多越好．
【举一反三】该兴趣小组同学想到了双氧水在二氧化锰催化下制取氧气，又提出问题：双氧水分解速度还和什么因素有关？
【设计并完成实验】

	双氧水的质量	双氧水的浓度	MnO2的质量	相同时间内产生产生O2体积
Ⅰ	50.0g	1%	0.1g	9mL
Ⅱ	50.0g	2%	0.1g	16mL
Ⅲ	50.0g	4%	0.1g	31mL

（4）实验中，小组同学安装了图1装置测定产生相同体积气体所用时间长短来探究影响H₂O₂分解速率的因素．下列检查该装置气密性的方法中正确的是A．

A、将注射器活塞固定，向分液漏斗中注入适量蒸馏水，打开分液漏斗活塞，如果分液漏斗颈部能形成稳定的水柱，则气密性良好，反之气密性差．
B、关闭分液漏斗活塞，用力将注射器活塞外移（右移），停止用力后，注射器活塞不移动，则气密性良好，反之气密性差．
（5）本实验中，还可以选用下列图2的装置C来代替注射器来测量O₂体积
【结论2】在相同条件下，双氧水的浓度越大，双氧水分解得越快．

Answer 1

分析 根据氯酸钾在二氧化锰作催化剂加热的条件下迅速分解生成氯化钾和氧气分析；
（1）根据除催化剂的种类不同外其他条件应该相同进行解答；
（2）根据越快说明催化效果越好进行解答；
【反思】根据若要证明氧化铁是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后的质量和化学性质不变进行解答；
（3）根据实验数据可知氧化铜用量过多，产生氧气的速率变慢进行解答；
【结论1】根据实验数据分析可知在化学反应中催化剂的用量不是越多越好进行解答；
（4）根据检查装置气密性的方法进行解答；
（5）根据气体短管进长管出才能排出试剂瓶中的水；根据表格数据即可得出影响反应速率的因素．

解答 解：解：因为氯酸钾在二氧化锰作催化剂加热的条件下迅速分解生成氯化钾和氧气，反应的文字表达式：氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气；
（1）根据除催化剂的种类不同外其他条件应该相同，所以x的值为3.0，根据催化剂能改变化学反应的速率，可选择加催化剂和不加催化剂的进行比较分解温度即可，要想证明除Mn0₂、CuO外，Fe₂0₃也可以作KCl0₃分解的催化剂，可选择实验①和实验④对比，证明猜想合理；
（2）分解时所需温度最低的，催化效果越好，所以二氧化锰的催化效果最好；
【反思】若要证明氧化铁是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后的质量和化学性质不变；
（3）根据实验数据可知氧化铜用量过多，产生氧气的速率变慢，而当氧化铜与氯酸钾的质量比为$\frac{1}{10}$时，反应速率最快；
【结论1】根据实验数据分析可知在化学反应中催化剂的用量不是越多越好；
（4）根据检查装置气密性的方法可知，检查该装置气密性的方法中正确的是将注射器活塞固定，向分液漏斗中注入适量蒸馏水，打开分液漏斗活塞，如果分液漏斗颈部能形成稳定的水柱，则气密性良好，反之气密性差；
（5）气体短管进长管出才能排出试剂瓶中的水，所以应该选择c装置作为实验装置；
实验结论：从表中实验数据可知双氧水浓度越大，分解得越快．
故答案为：氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气；
（1）3.0g；1；
（2）二氧化锰；质量；化学性质；
（3）变慢；$\frac{1}{10}$；
【结论1】不是；
（4）A；
（5）C；
【结论2】浓度越大．

点评 化学是一门以实验为基础的科学，实验可以帮助我们获取很多新知识，验证一些现象与结论．因此，学习化学时，不要错过每一个实验，更不要轻易放过实验中的每一个现象．