Question

4．某研究小组为探究氯酸钾受热分解反应中的催化剂效果，在相同条件下，使用不同催化剂测量产生等量气体时所需时间，并回收催化剂，结果如下：

实验编号	KCIO3（g）	催化剂			产生气体（mL） （已折算到标准情况）	耗时（S）
		化学式	质量（g）	回收
①	0.60	MnO2	0.20	90%	67.2	36.5
②	0.60	CuO	0.20	90%	67.2	79.5
③	0.60	Fe2O3	0.20	90%	67.2	34.7
④	0.60	Cr2O3	0.20	异常	67.2	188.3

（1）根据实验原理，所选仪器带铁夹的铁架台、大试管（含带橡皮塞的导管）、量气装置、过滤装置、电子天平外，还必需的仪器有酒精灯、计时器（或秒表）．
（2）写出实验①的化学方程式2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，根据表中信息，若实验室中无MnO₂可选用上述催化剂中的Fe₂O₃（填化学式）代替也可基本达到同样的催化效果．
（3）实验②中的KClO₃分解率为40.8%（保留一位小数）．
（4）实验④中发现有刺激性气味的气体单质产生，请完成以下探究活动：

提出猜想	该刺激性气味的气体单质可能是Cl2
设计实验 验证猜想	实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）将燃着的小木条插进集气瓶中，直至木条熄灭，用玻璃棒粘着湿润的碘化钾淀粉试纸插进集气瓶中．若试纸变蓝则证明是Cl2，否则不是氯气：

Answer 1

分析 （1）依据实验目的是探究氯酸钾受热分解反应中的催化剂效果，在相同条件下，使用不同催化剂测量产生等量气体时所需时间，结合实验过程和步骤选择所需实验仪器，其中加热需要酒精灯，计时需要计时器；
（2）实验①是探究氯酸钾在二氧化锰做催化剂作用下反应速率，分析图表中催化剂作用和反应时间的记录，二氧化锰恒容氧化铁对氯酸钾受热分解的催化作用相当，氧化铁做催化剂对反应速率影响略大于二氧化锰；
（3）实验②中反应的氯酸钾质量为0.60g，反应后生成气体为氧气，先根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$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；
（4）用Cr₂O₃做研究实验时，发现有刺激性气味的气体产生，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，检验氯气的存在前需要先除去生成的氧气；

解答 解：（1）根据实验原理，所选仪器带铁夹的铁架台、大试管（含带橡皮塞的导管）、量气装置、过虑装置、电子天平外，还必需的仪器有为加热需要酒精灯，计时需要计时器（或秒表）；
故答案为：酒精灯；计时器（或秒表）；
（2）实验①是探究氯酸钾在二氧化锰做催化剂作用下反应，反应的化学方程式为：2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；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，根据表中信息，若实验室中无MnO₂可选用上述催化剂中的Fe₂O₃ 代替也可基本达到同样的催化效果；
故答案为：2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；Fe₂O₃ ；
（3）生成氧气的物质的量为：n=$\frac{0.0672L}{22.4L/mol}$=0.003mol，
2KCl₃$\frac{\underline{\;CuO\;}}{△}$2KCl+3O₂↑
2mol          3mol  
0.002mol    0.003mol
则反应的氯酸钾的物质的量为：0.002mol，质量为：m=nM=0.002mol×122.5g/mol=0.245g，
所以氯酸钾的分解率为：$\frac{0.245g}{0.6g}$×100%=40.8%，
故答案为：40.8%；
（4）用Cr₂O₃做研究实验时，发现有刺激性气味的气体产生，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，检验氯气的存在前需要先除去生成的氧气，设计的实验过程和步骤为：将燃着的小木条插进集气瓶中，直至木条熄灭，用玻璃棒粘着湿润的碘化钾淀粉试纸插进集气瓶中．若试纸变蓝则证明是Cl₂，否则不是氯气；
故答案为：Cl₂；将燃着的小木条插进集气瓶中，直至木条熄灭，用玻璃棒粘着湿润的碘化钾淀粉试纸插进集气瓶中．若试纸变蓝则证明是Cl₂，否则不是氯气．

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．