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...

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:

(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_____________。

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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　　　　 对反应速率的影响。

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）。

【数据和结论】

（1）由实验　　　　　 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　　　　　　　　　　　 。

【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　　　　　 和　　　　　　　　 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。

实验结论：过氧化钙与水反应　　　　 （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　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（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　　　　 。

（3）同学们对过氧化钙与水反应的生成物猜想如下：①氢氧化钙和氧气②碳酸钙和氧气

你认为猜想　　　　 （填序号）一定是错误的，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

【计算】该兴趣小组的同学们购得用于增氧的过氧化钙产品（杂质不含钙元素），标签如图所示。

试计算：

（1）过氧化钙的相对分子质量为　　　　　　　　　 ；

（2）过氧化钙中钙元素与氧元素的质量比为　　 ；

（3）过氧化钙中钙元素质量分数为　　　　　　　　 ；

（4）该产品中过氧化钙的质量分数至少为　　　　 。

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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_______对反应速率的影响。

小芳在实验时，误把氧化铁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）。

（数据和结论）

（1）由实验_________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__________。

（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______和______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。

实验结论：过氧化钙与水反应________（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__________。

（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_________。

（3）同学们对过氧化钙与水反应的生成物猜想如下：①氢氧化钙和氧气②碳酸钙和氧气。你认为猜想_________ （填序号）一定是错误的，理由是_________。

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某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。

【提出问题】①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？

【查阅资料】研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：

实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用的金属氧化物是　　 　　　　　 。

【设计并完成实验】Ⅰ．将3.0g氯酸钾放在试管中加热

Ⅱ．将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热

Ⅲ．将X g氯酸钾与1.0g氧化铜均匀混合加热

【实验现象分析】Ⅲ中X的值应为　 　　　　 　　 ，实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明　　　　　　　　　　　　　 。将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到1.0g黑色粉末，再将黑色粉末和Xg氯酸钾混合加热，现象与实验Ⅲ相同，这些步骤是为了证明氧化铜在该化学反应前后　　　　　　 和　　　　　　 都不变。

【结论】氧化铜也能作氯酸钾分解的催化剂，实验Ⅲ中的化学反应的符号表达式为　　 　　　　　　　 　　 。

【实验反思】实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是　　　　　　　　　　　　　　　 。

【提出问题】②MnO2的用量对 H2O2分解反应有何影响？

【设计并完成实验】利用图甲装置探究“MnO2的用量对 H2O2分解反应的影响”，实验中为3%H2O2溶液，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比，反应放热忽略不计。）

【讨论交流】（1）图乙是“0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果，从图中可以看出　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）当用“3%H2O2溶液8毫升与不同质量的MnO2混合”时，得到如图丙所示的曲线。曲线的斜率显示，当MnO2的用量增加到0.08克时，分解速度达到实验要求。在此实验条件下，若MnO2的质量有4克（一药匙），就能使下图　　　 　 　　　 （填字母）烧杯中所装的3%H2O2溶液，其分解速度最接近实验要求。

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某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。

【提出问题】①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？

【查阅资料】研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：

实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用的金属氧化物是　　 　　 　　 。

【设计并完成实验】

Ⅰ. 将3.0g氯酸钾放在试管中加热

Ⅱ. 将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热

Ⅲ. 将3.0g氯酸钾与Xg氧化铜均匀混合加热

【实验现象分析】

Ⅲ中X的值应为　　　　　　　　 ，实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明　　　　　　　　　　　　　 。 现象与实验Ⅲ相同.实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是　　　　　　　　　　　　　　 。将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、　　 　　 　　 、洗涤、干燥，然后进行称量的目的是　　　　　　 ，最后还要再将黑色粉末和　　 　　 　　 混合加热，

【结论】氧化铜也能作氯酸钾分解的催化剂，实验Ⅲ中的化学反应的化学方程式为　　　　　 　 　　　　 。

【实验反思】MnO2的用量对 H2O2分解反应有何影响？

【设计并完成实验】利用图甲装置探究“MnO2的用量对 H2O2分解反应的影响”，实验中为3%H2O2溶液，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比，反应放热忽略不计。）

【讨论交流】（1）图乙是“0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果，从图中可以看出　　　　　　　　　　　　 。图丙是“不同质量的MnO2与相同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果，从图中可以看出　　　　　　　　　　　　　 。

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某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。

（提出问题）①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？

（查阅资料）研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：

实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用的金属氧化物是__________。

（设计并完成实验）

Ⅰ. 将3.0g氯酸钾放在试管中加热

Ⅱ. 将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热

Ⅲ. 将3.0g氯酸钾与Xg氧化铜均匀混合加热

（实验现象分析）

Ⅲ中X的值应为____________，实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明___________________。实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是_____________________。将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、_________、洗涤、干燥，然后进行称量的目的是________，最后还要再将黑色粉末和_________混合加热，

（结论）氧化铜也能作氯酸钾分解的催化剂，实验Ⅲ中的化学反应的化学方程式为________________。

（实验反思）MnO2的用量对 H2O2分解反应有何影响？

（设计并完成实验）利用图甲装置探究“MnO2的用量对 H2O2分解反应的影响”，实验中为3%H2O2溶液，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比，反应放热忽略不计。）

（讨论交流）（1）图乙是“0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果，从图中可以看出_________________。

⑵图丙是“不同质量的MnO2与相同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果，从图中可以看出___________________。

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某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。

【提出问题】①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？

【查阅资料】研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：

实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用的金属氧化物是　　　 。

【设计并完成实验】Ⅰ．将3.0g氯酸钾放在试管中加热

Ⅱ．将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热

Ⅲ．将X g氯酸钾与1.0g氧化铜均匀混合加热

【实验现象分析】Ⅲ中X的值应为　　 　　 　 ，实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明　　　　　　　　　　　　　 。将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到1.0g黑色粉末，再将黑色粉末和Xg氯酸钾混合加热，现象与实验Ⅲ相同，这些步骤是为了证明氧化铜在该化学反应前后　　　　　　 和　　　　　　 都不变。

【结论】氧化铜也能作氯酸钾分解的催化剂，实验Ⅲ中的化学反应的符号表达式为　　 　　　　 　 。

【实验反思】实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

【提出问题】②MnO2的用量对 H2O2分解反应有何影响？

【设计并完成实验】利用图甲装置探究“MnO2的用量对 H2O2分解反应的影响”，实验中为3%H2O2溶液，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比，反应放热忽略不计。）

【讨论交流】（1）图乙是“0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果，从图中可以看出　　　　　　　　　　　　　 。

（2）当用“3%H2O2溶液8毫升与不同质量的MnO2混合”时，得到如图丙所示的曲线。曲线的斜率显示，当MnO2的用量增加到0.08克时，分解速度达到实验要求。在此实验条件下，若MnO2的质量有4克（一药匙），就能使下图　　　　　　 （填字母）烧杯中所装的3%H2O2溶液，其分解速度最接近实验要求。

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某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验．

【提出问题】①氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？

【设计并完成实验】

Ⅰ．将3．0g氯酸钾放在试管中加热

Ⅱ．将3．0g氯酸钾与1．0g二氧化锰均匀混合加热

Ⅲ．将x g氯酸钾与1．0g氯化铜均匀混合加热

【实验现象分析】

Ⅲ中x的值应为　　　　　　　　 ，将实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明　　　　　　　　　　　　 ，将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到1．0g黑色粉末，再将黑色粉末和xg氯酸钾混合加热，现象与实验Ⅲ相同，此步骤是为了证明氧化铜在该化学反应前后　　　　　　　　　 和　　　　　　　　　　　　 都不变．

【结论】氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂，请写出实验Ⅲ中的化学反应文字表达式 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

【实验反思】实验Ⅱ和Ⅲ对比是为了证明　　　　　　　　　　　　　　　　　

【提出问题】②双氧水分解速度还和什么因素有关

【设计并完成实验】

本实验中，测量O2体积的装置是 　　　　　　　　　　 （填编号）

【结论】在相同条件下，双氧水的浓度越大，双氧水分解得越 　　　　　　　　　　 。

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某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验．

【提出问题】①氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？

【设计并完成实验】

Ⅰ．将3.0g氯酸钾放在试管中加热

Ⅱ．将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热

Ⅲ．将x g氯酸钾与1.0g氯化铜均匀混合加热

【实验现象分析】

Ⅲ中x的值应为 　　　　　　　 ，将实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明　　　　　　　　　　　　 ，将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到1.0g黑色粉末，再将黑色粉末和xg氯酸钾混合加热，现象与实验Ⅲ相同，此步骤是为了证明氧化铜在该化学反应前后 　　　　　　　　 和 　　　　　　　　　　　 都不变．

【结论】氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂，请写出实验Ⅲ中的化学反应文字表达式 　　　　　　　　　　　　

【实验反思】实验Ⅱ和Ⅲ对比是为了证明 　　　　　　　　　　　　　　　　

【提出问题】②双氧水分解速度还和什么因素有关

【设计并完成实验】

本实验中，测量O2体积的装置是 　　　　　　　　　　 （填编号）

【结论】在相同条件下，双氧水的浓度越大，双氧水分解得越 　　　　　　　　　　 。

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某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验．

【提出问题】①氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？

【设计并完成实验】

Ⅰ．将3.0g氯酸钾放在试管中加热

Ⅱ．将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热

Ⅲ．将x g氯酸钾与1.0g氯化铜均匀混合加热

【实验现象分析】

Ⅲ中x的值应为　　　　　　　 ，将实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明　　　　　　　　　　　　 ，将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到1.0g黑色粉末，再将黑色粉末和xg氯酸钾混合加热，现象与实验Ⅲ相同，此步骤是为了证明氧化铜在该化学反应前后　　　　　　　　 和　　　　　　　　　　　 都不变．

【结论】氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂，请写出实验Ⅲ中的化学反应文字表达式　　　　　　　　　　　　

【实验反思】实验Ⅱ和Ⅲ对比是为了证明　　　　　　　　　　　　　　　　

【提出问题】②双氧水分解速度还和什么因素有关

【设计并完成实验】

本实验中，测量O2体积的装置是　　　　　　　　　　 （填编号）

【结论】在相同条件下，双氧水的浓度越大，双氧水分解得越　　　　　　　　　　 。

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