《2025年新课程新教材导航学九年级化学上册沪教版》

14. (11分)项目一：兴趣小组同学对氯酸钾制氧气进行了探究：
【实验与记录】
实验一：不同催化剂对反应速率的影响
小组同学将1g氯酸钾和0.25g催化剂混合均匀后放入试管加热,测定从开始加热到收集到100mL氧气所用的时间,测得数据如下表：

实验二：探究氯酸钾与二氧化锰的最佳比例
小组同学取1g氯酸钾与一定量二氧化锰按一定比例混合均匀后,放入试管加热,测定从开始加热到收集到100mL氧气所用的时间,测得数据如下表：

【分析与结论】
(1)分析实验一,氯酸钾分解速率与催化剂的种类有关,在相同条件下,氧化铁催化效果最好。
(2)由实验二可知,二氧化锰与氯酸钾的质量比为1:10时,反应速率最快。
(3)二氧化锰的用量过少时产生氧气的速率很慢,原因是催化剂量小,催化效果差。
(4)通过分析可知,在化学反应中催化剂的用量不是(填“是”或“不是”)越多越好。
项目二：接下来化学兴趣小组同学利用制得的氧气,进行了铁丝燃烧实验,并围绕“铁丝在氧气中燃烧实验的操作、现象及产物”,进行了下列探究活动。
【探究1】铁丝绕成螺旋状的原因是什么？
【作出猜想1】
猜想1：增加与氧气的接触面积；
猜想2：提高未燃部分的温度。
【进行实验】
(1)按图1所示装置进行实验,待火柴燃烧至剩余1/4时分别伸入集气瓶中(要求：铁丝长度、铁丝粗细、集气瓶、氧气浓度和体积、水体积都相同),观察到只有C中铁丝剧烈燃烧,由此得出结论：猜想2成立。

(2)细铁丝在氧气中燃烧的文字表达式为铁+氧气$\xrightarrow{点燃}$四氧化三铁。
【探究2】铁丝燃烧实验中,为什么“火星四射”的现象有的明显,有的不明显？
【作出猜想2】可能与铁丝中的含碳量有关。
【进行实验】该化学兴趣小组同学利用图2所示装置测得不同含碳量的铁丝在氧气中燃烧时的现象,相关数据如下表所示。


【分析与结论】
(3)实验4中“未填”的现象是剧烈燃烧,火星四射现象非常明显。
(4)通过以上探究,你认为铁丝燃烧实验中,火星四射的剧烈程度与铁丝含碳量的关系是含碳量越高,火星四射现象越明显。
【探究3】铁丝燃烧的产物为什么不是氧化铁？
【查阅资料】四氧化三铁和氧化铁的分解温度、铁的熔点见下表：

(5)根据实验现象,并结合表中数据,可推知铁丝在氧气中燃烧时产生的高温应在1400~1538°C之间,在此温度范围内氧化铁已分解,所以铁丝在氧气里燃烧的产物是四氧化三铁。在高温时,氧化铁会分解成四氧化三铁和一种气体,该气体能使带火星的木条复燃,则该气体是氧气(或O₂)。

答案： 项目一：
(1)催化剂的种类 氧化铁
(2)$1:10$
(3)催化剂量小,催化效果差
(4)不是
项目二：
(1)2
(2)铁+氧气$\xrightarrow{点燃}$四氧化三铁
(3)剧烈燃烧,火星四射现象非常明显
(4)含碳量越高,火星四射现象越明显
(5)$1400\sim 1538^{\circ }C$ 氧气(或${O2}$)