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：
（1）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

（2）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（即分解溫度，分解溫度越低，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
4	氯酸鉀和氧化銅（質量比1：1）	370
5	氯酸鉀和氧化鐵（質量比1：1）	390

【數據和結論】
a.由實驗與實驗⑤對比，證明猜想合理；
b.實驗所用的三種物質中，催化效果最好的是 ．
【反思】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．
（3）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】
a.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 ．
b.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
c.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 ．
（4）【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：
a.過氧化鈣的相對分子質量為；
b.過氧化鈣中鈣元素與氧元素的質量比為；
c.g過氧化鈣與100g碳酸鈣含鈣量相當；
d.該產品（如圖）中過氧化鈣的質量分數至少為 ．

Answer 1

【答案】
（1）氯酸鉀和二氧化錳的質量比
（2）①；二氧化錳；質量；化學性質
（3）不能；過氧化鈣在水中持續、緩慢放出氧氣，所以可以作為增氧劑；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）；②；化學反應前后元素的種類不變，而反應前沒有碳元素
（4）72；5：4；72；72%
【解析】解：根據實驗數據可知，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；故填：氯酸鉀和二氧化錳的質量比；【數據和結論】（1）加入氧化鐵后氯酸鉀分解產生氧氣的溫度比只加熱氯酸鉀時產生氧氣的溫度低很多；故答案選①．（2）分解溫度最低的催化效果最好，故答案：二氧化錳；【反思】（1）催化劑是指在化學反應中能改變其他物質的化學反應速度而本身的質量和化學性質都不發生改變的物質，故答案：質量；化學性質；【猜想Ⅱ】實驗結論：過氧化鈣與水反應生成氧氣的速率太慢，所以不能用于實驗室制取氧氣；故填：不能；【分析與反思】（1）根據實驗現象，過氧化鈣在水中反應的速度慢，持續的時間長，所以用過氧化鈣做增氧劑的主要原因是：過氧化鈣在水中持續、緩慢放出氧氣；故答案為：過氧化鈣在水中持續、緩慢放出氧氣，所以可以作為增氧劑；（2）根據過氧化鈣（CaO2）室溫下穩定，在300℃時分解成氧氣，由此可知加熱過氧化鈣和水的混合物有可能會使反應加快，因此實驗的改進方法有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）；故填：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，化學反應前后元素的種類不變，反應物為過氧化鈣和水，②的觀點認為生成物是碳酸鈣和氧氣，這樣反應物中不含有碳元素，而生成物中含碳元素，不遵循質量守恒定律，所以錯誤；故填：②；化學反應前后元素的種類不變，而反應前沒有碳元素；【計算】a.過氧化鈣的相對分子質量=40+16×2=72；故填：72；b.過氧化鈣中鈣元素與氧元素的質量比=40：（16×2）=5：4；故填：5：4；c.設過氧化鈣的質量為x，則x× ×100%=100g× ×100% x=72g；故填：72；d.該產品中鈣元素的質量分數最低為40%，所以該產品中過氧化鈣的質量分數至少為= =72%．故填：72%．
根據實驗數據可知，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進行解答；
【數據和結論】（1）比較加入氧化鐵后氯酸鉀分解產生氧氣的溫度與只加熱氯酸鉀時產生氧氣的溫度高低即可；（2）根據分解溫度最低的催化效果最好解答；
【反思】（1）根據催化劑的基本概念解答．
【猜想Ⅱ】實驗結論：根據過氧化鈣與水反應生成氧氣的速率太慢進行解答；
【分析與反思】（1）根據實驗現象，過氧化鈣在水中反應的速度慢，持續的時間長，進行分析解答；（2）根據過氧化鈣（CaO2）室溫下穩定，在300℃時分解成氧氣，由此可知加熱過氧化鈣和水的混合物有可能會使反應加快進行分析解答；（3）根據質量守恒定律的內涵及應用回答；【計算】（1）根據相對分子質量等于各原子的相對原子質量之和進行解答；（2）根據化合物中各元素質量比=各原子的相對原子質量×原子個數之比，進行分析解答；（3）根據物質中某元素的質量分數的計算公式進行解答；（4）根據該產品中鈣元素的質量分數最低為40%進行解答．