Question

【題目】某校研究小組對氯酸鉀熱分解進行以下探究。

[探究一]第一小組通過氧氣傳感器進行探究，繪制出氧氣濃度隨溫度的變化如圖所示。

查閱資料：KClO3的熔點約為356°C，MnO2的分解溫度約為535°C，用酒精燈給物質(zhì)加熱，受熱物質(zhì)的溫度一般約為400°C左右，從圖中可知，KClO3分解溫度_____(填“>”、“=”或“<”)其熔點。在KCIO3分解前，傳感器得到氧氣濃度降低的可能原因是____。

[探究二]第二小組發(fā)現(xiàn)：氯酸鉀與氧化銅混合加熱，也能較快產(chǎn)生氧氣。于是，按下表進行實驗探究，并測定分解溫度。

實驗編號	實驗用品	分解溫度
①	3.0g氯酸鉀	580
②	3.0g氯酸鉀和1.0g二氧化錳	350
③	xg氯酸鉀和1.0g氧化銅	370

(1)實驗3中x的值應為_____；由對比實驗____(填標號)，證明氧化銅也會加快氯酸鉀的分解，但催化效果更好的物質(zhì)是_____。

(2)在探究“氧化銅用量與一定質(zhì)量氯酸鉀分解速率關系”時，得出有關實驗數(shù)據(jù)如下:

氧化銅與氯酸鉀的質(zhì)量比	1/40	1/20	1/10	1/5	1/3	1/2	2/3	1/1	2/1
生成1L氧氣所需的時間(s)	124	79	50	54	75	93	106	153	240

分析數(shù)據(jù)：氧化銅與氯酸鉀的質(zhì)量比為____時，反應速率最快。因此，在化學反應中催化劑的用量_____ (填“是”或“不是”)越多越好。

[探究三]第三小組利用氯酸鉀和二氧化錳制取氧氣時，發(fā)現(xiàn)生成的氣體略帶顏色，并有刺激性氣味。

提出問題：生成的氣體中除了氧氣外還含有什么物質(zhì)?

查閱資料：①常溫下，氯氣是黃綠色、二氧化氯是黃色，都有強烈刺激性氣味的氣體；

②二氧化氯具有強氧化性，可與硫酸錳溶液反應生成不溶于水的二氧化錳，而氯氣不能。

提出假設：

假設1：含有氯氣；假設2：含有二氧化氯。

設計實驗：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
____	_____	假設2正確

Answer 1

【答案】> 試管內(nèi)氣壓增大，排出一部分空氣，而此時氯酸鉀還沒有分解生成氧氣 3.0 ①③ 二氧化錳 1∶10 不是 將生成的氣體通人一定量的硫酸錳溶液中 溶液出現(xiàn)黑色渾濁

【解析】

[探究一]

根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)可知氯酸鉀的分解溫度大約是380°C，氯酸鉀的熔點是356°C，故KClO3分解溫度>其熔點；由于加熱后實驗裝置內(nèi)的空氣受熱膨脹，會逸出，而此時溫度并未達到氯酸鉀的分解溫度，氯酸鉀并未開始產(chǎn)生氧氣，導致裝置內(nèi)的氧氣濃度降低；

[探究二]

（1）通過實驗①氯酸鉀的分解溫度和實驗③氧化銅催化下分解溫度的對比可知，氧化銅的存在大大降低了分解溫度，加快氯酸鉀的分解；要證明不同催化劑對催化效果的影響，就要運用控制變量法進行對比實驗的設計，取等量的氯酸鉀和等量的不同催化劑，比較氯酸鉀的分解溫度，故x的數(shù)值為3.0，此時二氧化錳催化下氯酸鉀的分解溫度低于氧化銅催化下分解溫度，說明二氧化錳的催化效果更好；

（2）通過表中數(shù)據(jù)可知，當氧化銅與氯酸鉀的質(zhì)量比為1∶10時，生成1L氧氣的時間最短，反應速率最快，再增加氧化銅質(zhì)量并不會使反應的時間越來越短。因此，在化學反應中催化劑的用量不是越多越好。

[探究三]

根據(jù)資料可知，顏色和氣味無法鑒別氯氣和二氧化氯，因此，尋找兩種氣體化學性質(zhì)的不同點，是要將氣體通人硫酸錳溶液中，二氧化氯會使二價錳變成四價錳，根據(jù)實驗現(xiàn)象生成黑色的物質(zhì)來判定，而氯氣不具備這種性質(zhì)，故將生成的氣體通入一定量的硫酸錳溶液中，看到溶液出現(xiàn)黑色渾濁，就能證明假設2正確。