Question

某校化學興趣小組的同學根據實驗室提供的儀器和藥品，在老師的指導下進行制備O₂實驗．甲同學稱取一定質量的KMnO₄固體放入大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂．實驗結束時，甲同學發(fā)現(xiàn)用排水法收集到的O₂大于理論產量．針對這一現(xiàn)象，同學們進行了如下探究：
【提出猜想】猜想 I：反應生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反應生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想Ⅲ：反應生成的K₂MnO₄和MnO₂分解都放出O₂．
【實驗驗證】同學們分組進行下列實驗：第一組同學取一定質量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質量不變，則猜想

 

錯誤；第二組同學取K₂MnO₄在250℃條件下加熱，沒有用測定質量的方法得出了猜想Ⅱ正確的結論．該組同學選擇的實驗方法是

 

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【拓展延伸】實驗發(fā)現(xiàn)，KClO₃固體加熱制取O₂的反應速率很慢，但如果將KMnO₄固體與KClO₃固體混合加熱，則KClO₃的分解速率大大加快．請說明KMnO₄在KClO₃的分解反應中是否作催化劑，為什么？

 

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【實驗反思】通過以上實驗探究，你對“實驗室制取氧氣”還想探究的問題是

 

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Answer 1

考點：實驗探究物質變化的條件和影響物質變化的因素,催化劑的特點與催化作用

專題：科學探究

分析：【實驗驗證】根據二氧化錳的質量不變，得出結論；
要驗證猜想II，可以用驗證氧氣的方法來確定氧氣的有無，可以用帶火星的木條檢驗，觀察現(xiàn)象；
【拓展延伸】根據高錳酸鉀及氯酸鉀反應的特點及催化劑分析回答；
【實驗反思】提出與制取有關的問題即可．

解答：解：【實驗驗證】取一定質量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質量不變，說明不是二氧化錳產生的氧氣，故猜想Ⅰ和 III錯誤；驗證氧氣的產生還可以用帶火星的木條伸進試管內，看是否復燃；
【拓展延伸】加了高錳酸鉀之后，產生氧氣速度加快是因為高錳酸鉀分解也會產生氧氣，同時產生的二氧化錳對氯酸鉀的分解起催化作用．
故答案為：高錳酸鉀不是催化劑，加了高錳酸鉀之后，產生氧氣速度加快是因為高錳酸鉀分解也會產生氧氣，同時產生的二氧化錳對氯酸鉀的分解起催化作用；
【實驗反思】通過高錳酸鉀控制在250℃即可分解，而氯酸鉀需要較高的溫度，可以提出氯酸鉀分解的最佳溫度是多少？為什么二者分解的溫度不同？KClO₃固體加熱分解是否還可用其它物質作催化劑？使用實驗室還有沒有其它方法可以制備O₂等等；
故答案為：（6分）【實驗驗證】I和 III （2分）  用排水集氣法收集產生的氣體，并用帶火星的木條檢驗是否是O₂（1分）
【拓展延伸】否，因為KMnO₄加熱時會發(fā)生分解，反應前后質量會發(fā)生改變（2分）
【實驗反思】KClO₃固體加熱分解是否還可用其它物質作催化劑（或使用實驗室還有沒有其它方法可以制備O₂等等，合理的均給分）（1分）

點評：本題考查了制取氧氣的方法，對于探究實驗的設計，一定要有明顯的現(xiàn)象差別才可以，所以在錳酸鉀和二氧化錳是否會生成氧氣探究中，就有兩個方案可以參考，質量變化法和生成物檢驗法，掌握氯酸鉀和高錳酸鉀的性質，理解催化劑的概念是解題的關鍵．