11.科學探究是奇妙的過程,請你一起參與實驗探究.
【提出問題】不同的氧化物在氯酸鉀制取氧氣實驗中能否起催化作用
【設計實驗】按表完成實驗
 實驗編號 氯酸鉀質(zhì)量 氧化物 產(chǎn)生氣體的體積 耗時
 1 0.6g/ 9.8mL 480s
 2 0.6g 0.2g二氧化錳 67mL 36.5s
 3 0.6g  0.2g氧化鐵 67mL 89.5s
(1)寫出實驗2反應的化學方程式2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$3O2↑+2KCl;
(2)測量實驗3中氧氣的體積,所需的量筒規(guī)格為100(選填“10”、“50”或“100”)mL;
(3)為證明氧化鐵是該反應的催化劑,同學們又完成了以下的實驗:
Ⅰ在實驗3反應后的混合物中加足量的水溶解,過濾,將濾渣洗滌干燥,用電子天平稱量,質(zhì)量為0.2g;
Ⅱ將過量的CO通入濾出的固體,按如圖所示裝置進行實驗,并分析研究.
甲同學的實驗報告如表:
 裝置 現(xiàn)象 結論
 A 紅色固體全部變黑 生成了鐵
 B 
石灰水變渾濁
 產(chǎn)生了二氧化碳
乙同學提出氧化亞鐵、四氧化三鐵也是黑色固體,上述實驗產(chǎn)生的固體不一定是單質(zhì)鐵,于是進行了如下實驗:將黑色固體研磨后,取少量,加入足量的CuSO4(填化學式)溶液,觀察到黑色固體全部消失轉化為紅色固體,由此確認了黑色固體是鐵.
【實驗結論】以上實驗證明氧化鐵能作為氯酸鉀受熱分解的催化劑,兩種氧化物相比,二氧化錳(選填“二氧化錳”或“氧化鐵”)的催化效果好.
【定量計算】若產(chǎn)生的二氧化碳完全被B裝置中澄清的石灰水吸收,一段時間后,B處錐形瓶中增重0.11g,求A處生成的鐵的質(zhì)量.

分析 【設計實驗】(1)根據(jù)氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下加熱生成氯化鉀和氧氣進行分析;
(2)根據(jù)量筒使用的就近原則進行分析;
(3)根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈣反應會生成碳酸鈣沉淀和水進行分析;
根據(jù)鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅進行分析;
【實驗結論】根據(jù)費時的多少來看誰的催化效果好;
【定量計算】根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量和化學方程式進行計算.

解答 解:【設計實驗】(1)氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下加熱生成氯化鉀和氧氣,化學方程式為:2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑;
(2)量筒使用時,應該采用就近原則,所以測量實驗3中氧氣的體積,所需的量筒規(guī)格為100mL;
(3)二氧化碳和氫氧化鈣反應會生成碳酸鈣沉淀和水,所以

裝置 現(xiàn)象 結論
 A 紅色固體全部變黑 生成了鐵
 B石灰水變渾濁 產(chǎn)生了二氧化碳
鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅,所以
將黑色固體研磨后,取少量,加入足量的CuSO4 溶液,觀察到黑色固體全部消失轉化為紅色固體,由此確認了黑色固體是鐵;
【實驗結論】從表中的數(shù)據(jù)可知,在氣體條件相同的條件下,用二氧化錳做催化劑時,耗時36.5s;用氧化鐵做催化劑時耗時89.5s,所以二氧化錳的催化效果好;
【定量計算】設A處生成的鐵的質(zhì)量為x
3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO2
                         112   132
                          x     0.11g
    $\frac{112}{x}$=$\frac{132}{0.11g}$
    x=0.09g
答:A處生成的鐵的質(zhì)量為0.09 g.
故答案為:(1)2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑;
(2)100;
(3)
裝置 現(xiàn)象 結論
 A
 B石灰水變渾濁
CuSO4,鐵;
【實驗結論】二氧化錳;
【定量計算】A處生成的鐵的質(zhì)量為0.09 g.

點評 此題看似復雜,但只要同學們信息了解題目,就容易做好.

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提出假設實驗方案和現(xiàn)象實驗結論
假設水能使紫色石蕊變紅向一朵干燥的石蕊花上噴灑水,小花不變色水不能使紫色石蕊變紅
假設SO2能使紫色石蕊變紅將紫色的小花直接放入盛有 SO2 的集氣瓶中,小花不變色SO2不能使紫色石蕊變紅
假設SO2的水溶液能使紫色石蕊變紅將一朵濕潤的紫色小花放入盛有二氧化硫的集氣瓶中,小花變紅色假設成立

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