Question

為進一步研究高錳酸鉀的分解產物，某興趣小組同學查閱資料，并取一定質量的高錳酸鉀加熱使之完全分解，然后分別進行了以下三個實驗．
實驗內容：

編號	實驗內容	實驗現象	實驗結論
1	取反應后固體剩余物0.2g加入5mL 6%的H2O2溶液中	劇烈反應，放出大量熱量，產生大量氣體	固體剩余物中的MnO2對H2O2分解有催化作用
2	取0.2gMnO2加入5mL    （H2O2溶液的質量分數）的H2O2溶液中	平穩反應，放出熱量，持續產生氣體	MnO2對H2O2分解有催化作用
3	取反應后固體剩余物1.0g加入足量水中，充分溶解，過濾	固體完全溶解，濾紙上無黑色固體殘余物	固體剩余物中無

實驗分析：
（1）完成表中的填空內容：a

 

、b

 

；
（2）實驗2的目的是

 

；
（3）同學們經過討論，認為實驗1的結論不正確，理由是

 

；
查閱資料：
Ⅰ、KMnO₄受熱分解時，在某條件下可能發生以下兩個反應：
①6KMnO₄  

△   .

 2K₂MnO₄+K₂Mn₄O₈+4O₂↑
②KMnO₄ 

△   .

  KMnO₂+O₂↑
Ⅱ、相對分子質量：（KMnO₄：158、O₂：32）
（4）16gKMnO₄中氧元素的質量為

 

；加熱使之完全分解，若完全發生反應①，生成O₂的質量為

 

；若同時發生反應①②，生成O₂的質量范圍是

 

．（保留二位小數．提示：依據質量守恒定律觀察）

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,催化劑的特點與催化作用,化合物中某元素的質量計算,根據化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：（1）據實驗內容可知，是要檢驗高錳酸鉀分解的產物中是否有MnO₂、是否催化分解H₂O₂，H₂O₂溶液的質量分數相等；
（2）實驗2是與實驗1對比，確定MnO₂是否起催化作用，
（3）實驗3是分析反應產物中是否有MnO₂，從而反映出實驗1不嚴密，也可能是分解后的其他物質起催化作用；
Ⅱ、據所給信息：KMnO₄受熱分解時，會發生以下兩個反應，可據方程式分別計算出若發生單一反應生成氧氣的質量，因為兩個反應同時發生，所以生成氧氣的質量應在二者之間；

解答：解：
（1）實驗2是與實驗1對比，確定MnO₂是否起催化作用，則所取H₂O₂溶液的溶質質量分數應相同，實驗3取反應后固體剩余物1.0g加入足量水中，充分溶解，過濾后固體完全溶解，說明不含MnO₂，因為MnO₂不溶于水；
（2）實驗2是與實驗1作對比，確定MnO₂是否起催化作用；
（3）由實驗3可知反應產物中是否有MnO₂，從而反映出實驗1不嚴密，也可能是分解后的其他物質起催化作用；
Ⅱ
（4）16gKMnO₄中氧元素的質量為16g×

64

158

×100%=6.48g；
若發生的是①反應，設16.0gKMnO₄，加熱使之完全分解，生成O₂的質量為x
6KMnO₄

△   .

2K₂MnO₄+K₂Mn₄O₈+4O₂↑
6×158                    4×32                   
16.0g                       x
  

6×158

16.0g

=

4×32

x

  
  x=2.16g     
若發生的是②反應，設8.0gKMnO₄，加熱使之完全分解，生成O₂的質量為y
  KMnO4

△   .

KMnO₂+O₂↑
  158            32
  16.0g           y
  
  

158

16g

=

32

y

    
y=3.24g
因為KMnO₄受熱分解，會發生以上兩個反應，所以生成氧氣的質量介于2.16g和3.24g之間．
答案：
①a：6%   b：KMnO₄分解后的產物中沒有MnO₂
②和實驗1進行對比，確定MnO₂的催化作用
③可能是分解后產物中其他物質起催化作用
③6.48g  2.16g    2.16g～3.24g

點評：本題主要考查學生依據題意分析解決問題的能力，思維含量較大，掌握相關知識并能依據題目信息靈活分析解答問題，才能得出正確答案．