Question

【题目】小陆老师带领同学们去实验室完成加热氯酸钾制取氧气的实验，A组同学对二氧化锰和氯酸钾的最佳质量比产生了好奇 ，于是设计了如下的实验：取20g氯酸钾，分成10等份，每份2g，分别装入10支试管中，在10支试管中分别加入不同质量的二氧化锰，分别测量二氧化锰与氯酸钾在不同质量比时，生成200mL氧气所用的时间，实验装置图和实验记录的数据如下：

实验编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
二氧化锰的质量/g	0.1	0.2	0.33	0.4	0.5	0.66	1	1.3	2	3
二氧化锰与氯酸钾的质量比	1:20	1:10	1:6	1:5	1:4	1:3	1:2	2:3	1:1	3:2
生成200mL氧气时间/秒	235	186	162	147	133	117	143	160	211	244

请回答下列问题：
（1）请写出实验室加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气的化学方程式。
（2）此实验中，收集气体前集气瓶内未装满水，对本实验的结果（填“有”或“没有”）影响。
（3）分析上述数据，你认为利用此法制取氧气，二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为。
（4）催化剂能影响化学反应速率，温度、反应物浓度、接触面积等也会对化学反应速率带来影响。分析上表数据，结合影响化学反应速率的因素分析：当二氧化锰与氯酸钾的质量比高于最佳质量比时，反应速率变低的原因是：。
在陆老师的指导下，A组同学将二氧化锰与氯酸钾以最佳质量比混合，成功的制取并收集了几瓶气体，但意外的发现制得的气体有刺激性气味，于是在陆老师的指导下对该气体成分进行探究。
（5）【提出问题】氯酸钾与二氧化锰混合加热后产生的气体成分是什么？
【查阅资料】
Ⅰ．氯酸钾与二氧化锰混合加热产生的气体只以单质形式存在；
Ⅱ．氯气（Cl2）是有刺激性气味的气体，能溶于水，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
【猜想与假设】
猜想一：该气体为 ； 猜想二：该气体为Cl2； 猜想三：该气体为Cl2和O2。
（6）【实验探究】

猜想成立

序号	实验操作	实验现象	实验结论
①	小芳用排水集气法收集A、B两瓶气体，将带火星木条伸入A中；湿润的淀粉碘化钾试纸伸入B中	A中带火星木条复燃，B中淀粉碘化钾试纸不变色。
②	小兰用向上排空气法收集C、D两瓶气体，将带火星木条伸入C中，湿润的淀粉碘化钾试纸伸入D中	C中带火星木条(填“复燃”或“不复燃”)，D中淀粉碘化钾试纸变蓝。	猜想三成立

（7）【反思与评价】小虎认为小芳的结论不正确，原因是。
（8）【拓展应用】
Ⅰ．若取氯酸钾和二氧化锰混合加热后的少量固体，加入足量水溶解，过滤，滤液成紫红色，该现象说明该反应还生成了。
（9）Ⅱ．MnO2不仅能作催化剂还可以作反应物，实验室通常用MnO2与浓盐酸共热制取Cl2。请完成该反应的化学方程式：
MnO2+4HCl（浓） MnCl2+2+Cl2↑．
（10）【计算】12.25g纯净的氯酸钾固体中氧元素的质量是克。

Answer 1

【答案】
（1）2KClO3 2KCl＋3O2↑
（2）没有
（3）1:3
（4）二氧化锰越多,氯酸钾的质量分数变小。（其他答案合理即可）
（5）O2
（6）一,复燃
（7）Cl2 能溶于水
（8）KMnO4
（9）H2O
（10）4.8
【解析】（1）实验室加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气的化学方程式∶2KClO3 2KCl＋3O2↑。（2）此实验中，收集气体前集气瓶内未装满水，对本实验的结果没有影响。（3）分析上述数据，二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为1:3。（4）催化剂能影响化学反应速率，温度、反应物浓度、接触面积等也会对化学反应速率带来影响。当二氧化锰与氯酸钾的质量比高于最佳质量比时，反应速率变低的原因是：二氧化锰越多，氯酸钾的质量分数变小。【提出问题】氯酸钾与二氧化锰混合加热后产生的气体成分是什么？【查阅资料】Ⅰ．氯酸钾与二氧化锰混合加热产生的气体只以单质形式存在；Ⅱ．氯气（Cl2）是有刺激性气味的气体，能溶于水，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。【猜想与假设】猜想一：该气体为O2 ；猜想二：该气体为Cl2；猜想三：该气体为Cl2和O2。【实验探究】

序号	实验操作	实验现象	实验结论
①	小芳用排水集气法收集A、B两瓶气体，将带火星木条伸入A中；湿润的淀粉碘化钾试纸伸入B中	A中带火星木条复燃，证明是氧气，B中淀粉碘化钾试纸不变色，证明没有氯气。	猜想一成立
②	小兰用向上排空气法收集C、D两瓶气体，将带火星木条伸入C中，湿润的淀粉碘化钾试纸伸入D中	C中带火星木条复燃，证明是氧气；D中淀粉碘化钾试纸变蓝，氯气置换出碘，碘使淀粉变蓝。	猜想三成立

【反思与评价】小芳的结论不正确，原因是. Cl2 能溶于水，不能用排水法收集。【拓展应用】Ⅰ．若取氯酸钾和二氧化锰混合加热后的少量固体，加入足量水溶解，过滤，滤液成紫红色，该现象说明该反应还生成了KMnO4 ，高锰酸钾溶于水呈紫红色。Ⅱ．MnO2不仅能作催化剂还可以作反应物，实验室通常用MnO2与浓盐酸共热制取Cl2。根据质量守恒定律，完成该反应的化学方程式：MnO2+4HCl（浓） MnCl2+2H2O+Cl2↑。

所以答案是：（1）2KClO3 2KCl＋3O2↑；（2）没有；（3）1:3；（4）二氧化锰越多，氯酸钾的质量分数变小；（5）O2 ；（6）一；复燃；（7）Cl2 能溶于水；（8）KMnO4；（9）H2O；（10）4.8.
【考点精析】本题主要考查了催化剂的特点与催化作用和书写化学方程式、文字表达式、电离方程式的相关知识点，需要掌握催化剂（触媒）：在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质．（一变两不变）催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用；注意：a、配平 b、条件 c、箭号才能正确解答此题．