Question

6．探究氯酸鉀和二氧化錳制氧氣實驗中反應物與催化劑的最佳質量比．實驗中采用如圖實驗裝置，取20g氯酸鉀，分成10等份，每份2g，分別裝入10支試管中．在10支試管中分別加入不同質量的二氧化錳，分別測量二氧化錳與氯酸鉀在不同質量比時，生成200mL氧氣所用的時間．實驗記錄的數據如表所示：

實驗編號	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
二氧化錳的質量/g	0.1	0.2	0.33	0.4	0.5	0.66	1	1.3	2	3
二氧化錳與氯酸鉀的質量比	1：20	1：10	1：6	1：5	1：4	1：3	1：2	2：3	1：1	3：2
生成200mL氧氣時間/秒	235	186	162	147	133	117	143	160	211	244

請回答下列問題：
（1）實驗室常用加熱氯酸鉀與二氧化錳混合物的方法制取氧氣，寫出反應的文字表達式：氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣．
（2）此實驗中收集一定體積的氧氣宜采取的收集方法是排水法．原因是不易溶于水，收集氣體前集氣瓶內未裝滿水，對實驗結果沒有　（填“有”或“沒有”）影響．
（3）分析上述數據，你認為利用此法制氧氣，二氧化錳與氯酸鉀的最佳質量比為1：3．
（4）利用雙氧水和二氧化錳的混合物制氧氣比加熱氯酸鉀和二氧化錳混合物制氧氣更好．請寫出前者的兩個優點操作簡便、節能．
（5）催化劑能影響化學反應速率，溫度、反應物的濃度、接觸面積等也會對化學反應速率帶來影響．分析上表數據，結合影響化學反應速率的因素分析：
①當二氧化錳與氯酸鉀的質量比高于最佳質量比時，反應速度變低的原因是：二氧化錳用量多，導致反應物氯酸鉀的質量分數變小．
②當二氧化錳與氯酸鉀的質量比低于最佳質量比時，反應速度變低的原因是：二氧化錳用量少，導致氯酸鉀與二氧化錳的接觸面積變小．

Answer 1

分析 （1）根據加熱氯酸鉀與二氧化錳生成氯化鉀和氧氣進行解答；
（2）根據氧氣的溶解性和排出水的體積即為氣體體積來分析；
（3）根據圖表中的數據分析，所用時間少的就是反應速率快的；
（4）雙氧水和二氧化錳混合制氧氣不需加熱，可以節能等分析；
（5）根據反應速度的影響因素主要是反應物的接觸面積；混合物的混合情況考慮，催化劑多了相對來說反應物就少了，反應速度就收到了影響

解答 解：（1）加熱氯酸鉀與二氧化錳生成氯化鉀和氧氣，反應的文字表達式：氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣；故填：氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣；
（2）利用排水裝置收集的氣體應具備的性質是難溶于水；空氣不易溶于水，那么排出水的氣體即為所收集的氣體體積，．
故答案為：不易溶于水；沒有；
（3）通過觀察圖表中的數據可知，二氧化錳與氯酸鉀的質量比是 1：3時，所用的時間最少，反應速率最快．
故答案為：1：3；
（4）雙氧水和二氧化錳混合制氧氣不需加熱，可以節能，同時更安全；副產物是水無污染，更環保；價格低廉，操作簡便等；
故答案為：操作簡便；節能；
（5）①二氧化錳用量過多氯酸鉀的質量分數就降低了，反應物的接觸面積就少了，就影響了反應速度；
②反應速度的影響因素主要是反應物的接觸面積，接觸面積越大反應速度就越快，二氧化錳的用量過少與氯酸鉀的接觸面積就越小，所以反應速度慢；
故答案為：①二氧化錳用量多，導致反應物氯酸鉀的質量分數變小；
②二氧化錳用量少，導致氯酸鉀與二氧化錳的接觸面積變小．

點評 此題探究實驗室用二氧化錳與氯酸鉀制取氧氣時，二氧化錳作催化劑的量要適中，過多或過少反應速率都或受到影響．希望同學們作此試驗時注意二氧化錳的用量，節約藥品．