Question

某同学对MnO₂、CuO、Fe₂O₃、Cr₂O₃在氯酸钾受热分解反应中的催化作用进行了研究．实验所得数据如下表．就本实验的有关问题，请填空：

实验 编号	KclO3（g）				产生气体（mL）	耗时 （s）
		化学式	质量（g）	实际回收
1	0.6	-	-	-	10	480
2	0.6	MnO2	0.20	90%	67.2	36.5
3	0.6	CuO	0.20	90%	67.2	79.5
4	0.6	Fe2O3	0.20	90%	67.2	34.7
5	0.6	Cr2O3	0.20	异常	67.2	188.3

（1）本实验的装置由下图三部分组成，其正确的接口连接顺序为

 

．

（2）为证明编号2的实验中MnO₂起到催化作用，还要测定反应剩余物中MnO₂的质量，实验的操作顺序是：溶解→

 

．
（3）从上表实验数据分析，对氯酸钾受热分解有催化作用的物质，按其催化能力从大到小的顺序为

 

（填物质的化学式）．
（4）从编号3的实验数据，可计算出KCIO₃的分解率为

 

%（保留一位小数）．
（5）在进行编号5的实验时，有刺激性的黄绿色气体产生，该气体可能是

 

（填化学式），可用试纸检验该气体，上述异常现象产生的原因是

 

．
（6）研究表明“在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积（单位质量表面积）可提高化学反应速率”．请设计验证此结论的实验方案：

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,化学方程式的有关计算

专题：实验设计题

分析：（1）根据排水法测气体体积的进气方式为：短管进气长管出水；
（2）MnO₂难溶于水，测定反应剩余物MnO₂的质量，要溶解、过滤、洗涤、干燥、称量；
（3）根据生成相同体积氧气时所用时间的长短判断；
（4）先根据n=

V

Vm

计算氧气的物质的量，再根据氯酸钾和氧气的关系式计算氯酸钾的物质的量，根据m=nM计算反应的氯酸钾的质量，再计算分解的氯酸钾与加入的氯酸钾的质量之比即可；
（5）根据元素守恒及题意判断生成物，氯气有氧化性，能使湿润的淀粉碘化钾变蓝；
（6）验证催化剂表面积大小对反应速率的影响，设计对照试验时除了催化剂表面积不同，气体条件必须完全相同．

解答： 解：（1）根据排水法测气体体积的进气方式为：短管进气长管出水，所用连接顺序为a→c→b→d，
故答案为：a→c→b→d；
（2）MnO₂难溶于水，测定反应剩余物MnO₂的质量，需要的实验的操作顺序为：溶解→过滤→洗涤→干燥→称量，
故答案为：过滤→洗涤→干燥→称量；
（3）根据生成相同体积氧气时所用时间的长短，Fe₂O₃作催化剂用时最短，MnO₂作催化剂用时次之，CuO作催化剂用时最长，所以其催化能力从大到小的顺序为：Fe₂O₃＞MnO₂＞CuO，
故答案为：Fe₂O₃＞MnO₂＞CuO；
（4）生成氧气的物质的量为：n=

0.0672L

22.4L/mol

=0.003mol，
2KCl₃

CuO  .

△

2KCl+3O₂↑
2mol          3mol  
0.002mol    0.003mol
则反应的氯酸钾的物质的量为：0.002mol，质量为：m=nM=0.002mol×122.5g/mol=0.245g，
所以氯酸钾的分解率为：

0.245g

0.6g

×100%=40.8%，
故答案为：40.8；
（5）用Cr₂O₃做研究实验时，发现有刺激性气味的气体产生，同时绿色的混合物变成了橘黄色，则Cr元素的化合价升高，Cl元素的化合价降低，氯酸钾在加热条件下将Cr₂O₃氧化为可溶性化合物，同时生成氯气，其化学式为Cl₂，氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，则可以使用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气，
故答案为：Cl₂；湿润的淀粉碘化钾；氯酸钾与Cr₂O₃发生氧化还原反应，生成氯气；
（6）设计验证“在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积（单位质量表面积）可提高化学反应速率”的实验方案为：分别取两份等质量的氯酸钾和两分等质量但克里大小不一致的二氧化锰混匀后装入上述的装置进行实验，测量完全反应时所耗用的时间长短或是在同等时间内收集气体体积多少等，可以
故答案为：分别取两份等质量的氯酸钾和两分等质量但克里大小不一致的二氧化锰混匀后装入上述的装置进行实验，测量完全反应时所耗用的时间长短或是在同等时间内收集气体体积多少等．

点评：本题考查化学反应速率影响的因素、探究催化剂对化学反应速率的影响及催化效果等知识，题目难度中等，能够正确分析实验过程及实验现象得出正确结论为解答关键，试题能够较好的考查学生的分析、理解能力及综合应用知识的能力．