Question

1．興趣小組進行氧氣制取與性質檢驗的實驗．
（1）下表是二氧化錳用量與一定質量氯酸鉀制取氧氣反應速率關系的實驗數據

二氧化錳和氯酸鉀的質量比	1：40	1：20	1：10	1：5	1：3	1：2	2：3	1：1	2：1
生成1L 氧氣所需時間（s）	124	79	50	54	75	93	106	153	240

①寫出該反應的符號表達式：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
②據上表可知二氧化錳與氯酸鉀的質量比為時，反應速率最快．
③二氧化錳的用量過少時產生氧氣的速率很慢，原因是二者的接觸面積小，MnO₂的催化效果不明顯．
④通過分析可知，在化學反應中催化劑的用量不是（填“是”或“不是”）越多越好．
⑤向盛滿氧氣的集氣瓶中倒入迅速冷卻的沸水（其中幾乎不含氧氣），立即塞緊兩端開口的細玻璃管的橡皮塞，用注射器向玻璃管中注水至P 處，裝置如圖所示．
A．手拿集氣瓶在水平面上搖晃數十次后，看到玻璃管中的液面將下降（填“上升”、“下降”或“不變”）．
B．下列有關該實驗的說法正確的是ab．
a．可說明有少量氧氣溶于水中
b．應保證裝置有良好的氣密性
（2）以過氧化氫溶液為原料制取并收集氧氣．
①寫出該反應的符號表達式：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
②實驗中，用裝有一定量水的集氣瓶進行排水法收集氧氣，能使帶火星木條復燃，那么使帶火星的木條復燃的氧氣體積分數的最低值是多少呢？進一步展開探究．
第一組實驗：5只容積均為100毫升的集氣瓶，分別裝入一定體積的水，再用排水法收集氧氣，恰好把5只集氣瓶中的水排去，將帶火星的木條依次伸入5只集氣瓶中，記錄實驗現象．
第二組實驗：以相同方法完成．
兩組實驗的數據和現象見下表（已知空氣中氧氣的體積分數為21%）．

			第一組			第二組
集氣瓶編號	A	B	C	D	E	A	B	C	D	E
集氣前裝入集氣瓶內水的體積（毫升）	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39
帶火星木條的狀況	微亮	亮	很亮	復燃	復燃	很亮	很亮	復燃	復燃	復燃

Ⅰ．第一組實驗D 瓶，集氣結束時氧氣的體積分數為52.6%．
Ⅱ．經計算，第二組實驗C 瓶的氧氣體積分數為48.65%，由此得出“使帶火星的木條復燃的氧氣體積分數的最低值只能是48.65%”的結論．請結合第一組和第二組實驗，對此結論和過程進行評價：該結論不嚴密，可省去第二組中編號的實驗，應補充一個實驗，該實驗是集氣前裝入集氣瓶內水的體積為34 毫升．

Answer 1

分析 （1）氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下，受熱分解生成氯化鉀和氧氣； 
根據表中提供的數據可以判斷相關方面的問題；
氧氣不易溶于水；
（2）通常情況下，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下，分解生成水和氧氣．

解答 解：（1）①氯酸鉀在二氧化錳催化作用下受熱分解的化學方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
故填：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
②據上表可知二氧化錳與氯酸鉀的質量比為1：10時，反應速率最快．
故答案為：1：10．
③二氧化錳的用量過少時產生氧氣的速率很慢，原因是二者的接觸面積小，MnO₂的催化效果不明顯．
故填：二者的接觸面積小，MnO₂的催化效果不明顯．
④通過分析可知，二氧化錳與氯酸鉀的質量比為1：10時，反應速率最快，因此在化學反應中催化劑的用量不是越多越好．
故填：不是．
⑤A．手拿集氣瓶在水平面上搖晃數十次后，看到玻璃管中的液面將下降，這是因為一部分氧氣溶于水后，導致集氣瓶中的壓強減小．
故填：下降．
B．a．玻璃管中的液面將下降，可說明有少量氧氣溶于水中，該選項說法正確；
b．應保證裝置有良好的氣密性，否則會導致實驗失敗或實驗結果不準確，該選項說法正確．
故填：ab．
（2）①過氧化氫在二氧化錳催化作用下分解的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
②Ⅰ．第一組實驗D 瓶，60mL空氣中氧氣的體積為：60mL×21%=12.6mL，
集氣結束時氧氣的體積為：40mL+12.6mL=52.6mL，
集氣結束時氧氣的體積分數為：$\frac{52.6mL}{100mL}$×100%=52.6%，
故填：52.6．
Ⅱ．該結論不嚴密，應補充一個實驗，該實驗是：集氣前裝入集氣瓶內水的體積為34 毫升，進一步進行能否使帶火星的木條復燃的實驗，這是因為集氣前裝入集氣瓶內水的體積為33 毫升殺，帶火星的木條不能復燃，而集氣前裝入集氣瓶內水的體積為35 毫升時帶火星的木條復燃．
故答案為：該結論不嚴密；集氣前裝入集氣瓶內水的體積為34 毫升．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．