Question

【题目】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：探究氯酸钾和二氧化锰的质量比对反应速率的影响。

编号	温度	催化剂	氯酸钾、二氧化锰的质量比	生成1升氧气所需时间/s
实验Ⅰ	400℃	MnO2	1:1	153
实验Ⅱ	400℃	MnO2	2:1	240

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)。

实验编号	实验药品	分解温度(℃)
①	氯酸钾	580
②	氯酸钾和二氧化锰(质量比1︰1)	350
③	氯酸钾和氧化铜(质量比1︰1)	370
④	氯酸钾和氧化铁(质量比1︰1)	390

【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】

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。

实验装置	实验主要过程
	①检查装置气密性。 ②加入过氧化钙和水后，有少量细小气泡缓慢放出，在导管口几乎收集不到气体。该装置放置到第二天，集气瓶中只收集到极少量气体，震荡试管后仍有少量细小气泡缓慢放出。

实验结论：过氧化钙与水反应可制取氧气。

【分析与反思】

(1)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____________________________，

(2)过氧化钙与水反应虽然没有快速收集到大量氧气，但过氧化钙在水中持续、缓慢放出氧气，因此小林认为渔民用过氧化钙做增氧剂。写出此反应的符号表达式______________________。

(3)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_________________。

【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)过氧化钙中氧元素的化合价___________________；

(2)过氧化钙中钙元素与氧元素的质量比为_______；

(3)100g过氧化钙中钙元素质量为______________；

(4)该产品中过氧化钙的质量分数至少为_______。

Answer 1

【答案】 ① 二氧化锰 质量 化学性质 ② 反应前后元素种类不变 略 加热过氧化钙和水的混合物(或向过氧化钙和水的混合物中加入催化剂) -1 5：4 55.6g 72%

【解析】探究氯酸钾和二氧化锰的质量比对反应速率的影响。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。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】【数据和结论】(1)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，所需温度最低。【反思】

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质量和化学性质是否改变。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：过氧化钙与水反应可制取氧气。【分析与反思】(1) 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。猜想②一定是错误的，理由是反应前后元素种类不变。(2) 过氧化钙在水中持续、缓慢放出氧气，此反应的符号表达式∶CaO2 ＋H2O→Ca﹙OH﹚2 ＋O2↑。(3) 对此实验进行改进，使该反应加快，合理化建议∶①加热过氧化钙和水的混合物②向过氧化钙和水的混合物中加入催化剂。【计算】试计算：(1)过氧化钙中氧元素的化合价∶﹙＋2﹚＋2x＝0,x＝－1价；(2)过氧化钙中钙元素与氧元素的质量比为∶40∶16×2＝5：4；(3)100g过氧化钙中钙元素质量为∶100g× ×100％＝55.6g；(4)该产品中过氧化钙的质量分数至少为∶Ca至少为40％，CaO2 相对房子质量是72，过氧化钙的质量分数至少为72％。

点睛∶这是一道综合题，二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂，但不是唯一的催化剂。