Question

【題目】某興趣小組在制取氧氣的實驗過程中，有如下實驗設計方案，該方案的實驗目的是：探究 對反應速率的影響。

編號	溫度	催化劑	氯酸鉀、二氧化錳的質量比	生成1升氧氣所需時間/s
實驗Ⅰ	400℃	MnO2	1:1	153
實驗Ⅱ	400℃	MnO2	2:1	240

小芳在實驗時，誤把氧化銅當作二氧化錳放入加熱，結果發現也能較快產生氧氣，于是進行如下探究：

【猜想Ⅰ】除二氧化錳、氧化銅外，氧化鐵（Fe2O3）也可以作氯酸鉀分解的催化劑。

【設計實驗】

按下表進行實驗，并測定開始產生氣體時的溫度（提示：開始產生氣體的溫度越低，表示反應速度越快）。

實驗編號	實驗藥品	分解溫度（℃）
①	氯酸鉀	580
②	氯酸鉀和二氧化錳（質量比1︰1）	350
	氯酸鉀和氧化銅（質量比1︰1）	370
	氯酸鉀和氧化鐵（質量比1︰1）	390

【數據和結論】

（1）由實驗 與實驗④對比，證明猜想合理；

（2）驗所用的三種物質中，催化效果最好的是 。

【反思】

（1）若要證明氧化鐵是該反應的催化劑，還需驗證它在化學反應前后的 和 是否改變。

小林在實驗時，聯想到了漁民用過氧化鈣（CaO2）增加魚池中的含氧量，提出猜想Ⅱ。

【猜想Ⅱ】過氧化鈣與水反應可制取氧氣。

實驗裝置	實驗主要過程
	①檢查裝置氣密性。 ②加入過氧化鈣和水后，有少量細小氣泡緩慢放出，在導管口幾乎收集不到氣體。該裝置放置到第二天，集氣瓶中只收集到極少量氣體，震蕩試管后仍有少量細小氣泡緩慢放出。

實驗結論：過氧化鈣與水反應 （填“能”或“不能”）用于實驗室制取氧氣。

【分析與反思】

（1）過氧化鈣與水反應雖然沒有快速收集到大量氧氣，但由此實驗現象，小林認為漁民用過氧化鈣做增氧劑的主要原因是 。

（2）小林希望對此實驗進行改進，使該反應加快，請你幫他提出合理化建議 。

（3）同學們對過氧化鈣與水反應的生成物猜想如下：①氫氧化鈣和氧氣②碳酸鈣和氧氣

你認為猜想 （填序號）一定是錯誤的，理由是 。

【計算】該興趣小組的同學們購得用于增氧的過氧化鈣產品（雜質不含鈣元素），標簽如圖所示。

試計算：

（1）過氧化鈣的相對分子質量為 ；

（2）過氧化鈣中鈣元素與氧元素的質量比為 ；

（3）過氧化鈣中鈣元素質量分數為 ；

（4）該產品中過氧化鈣的質量分數至少為 。

Answer 1

【答案】氯酸鉀和二氧化錳的質量比

【分析數據、得出結論】 （1）① （2）二氧化錳或MnO2

【反思】 質量和化學性質

【猜想Ⅱ】：不能

【分析與反思】（1）過氧化鈣能在水中持續、緩慢放出氧氣，所以可作增氧劑

（2）加熱過氧化鈣和水的混合物（或向過氧化鈣和水的混合物中加入催化劑）

（3）② 化學反應前后元素種類不變，而反應前沒有碳元素

【計算】（1）72 （2）40:32（或5:4） （3）55．6% （4）72%

【解析】

試題分析：通過表格中的數據，實驗Ⅰ和實驗Ⅱ對比：溫度相同，催化劑相同，就是氯酸鉀、二氧化錳的質量比不同，故該方案的實驗目的是：探究氯酸鉀和二氧化錳的質量比對反應速率的影響

【分析數據、得出結論】（1）要證明是否除二氧化錳、氧化銅外，氧化鐵（Fe2O3）也可以作氯酸鉀分解的催化劑，首先必須做對比實驗，故由實驗①與實驗④對比，證明猜想合理

（2）實驗所用的三種物質中，通過觀察分解溫度，氯酸鉀和二氧化錳的分解溫度最低，故催化效果最好的是二氧化錳或MnO2

【反思】催化劑還必須在化學反應前后質量和化學性質不變

【猜想Ⅱ】過氧化鈣和水后，有少量細小氣泡緩慢放出，在導管口幾乎收集不到氣體。該裝置放置到第二天，集氣瓶中只收集到極少量氣體，說明反應太慢，故過氧化鈣與水反應不能用于實驗室制取氧氣

【分析與反思】（1）過氧化鈣與水反應雖然沒有快速收集到大量氧氣，但由此實驗現象，小林認為漁民用過氧化鈣做增氧劑的主要原因是：過氧化鈣能在水中持續、緩慢放出氧氣，所以可作增氧劑

（2）影響化學反應速率的因素：反應溫度、反應物的接觸面積，是否加入催化劑等，故對此實驗進行改進，使該反應加快的合理化建議：加熱過氧化鈣和水的混合物（或向過氧化鈣和水的混合物中加入催化劑）

（3）根據質量守恒定律，元素種類在反應前后不變，故猜想②是錯誤的，理由是：化學反應前后元素種類不變，而反應前沒有碳元素

【計算】（1）根據過氧化鈣的化學式（CaO2），相對分子質量=40+16×2=72

（2）根據過氧化鈣的化學式（CaO2），鈣元素與氧元素的質量比=40：16×2=40:32（或5:4）

（3）根據過氧化鈣的化學式（CaO2），過氧化鈣中鈣元素質量分數=40/72×100%=55．6%

（4）根據標簽內容，凈含量：100g及鈣（以Ca計）：40%---45%，可以計算出鈣元素質量至少=100g×40%=40g，再根據元素質量=物質質量×元素質量分數，故可求出過氧化鈣質量=40g÷40/72×100%=72 g，故該產品中過氧化鈣的質量分數至少=72 g/100g×100%=72%