KClO 3 制 O 2 常用 MnO 2 作催化剂。某兴趣小组希望寻找到一种廉价易得的 MnO 2 替代品。他们选用的替代品有:碗渣、红砖。其中碗渣和红砖经粉碎后,分成 60 目和 30 目两种颗粒大小不同的粉末,目数越高,颗粒越小。
( 1 )实验通过下图装置制取和收集 O 2 ,其中导管位置错误的是 _____ (填序号)。
( 2 )下表是对 KClO 3 分解制 O 2 的催化剂进行研究的实验数据。
编号 | KClO 3 质量 /g | 催化剂 | 催化剂质量 /g | 收集 O 2 平均速率 /mL-min -1 |
实验 1 | 0.6 | 无 | 0 | 11.8 |
实验 2 | 0.6 | MnO 2 | 0.2 | 28.2 |
实验 3 | 0.6 | 碗渣粉( 60 目) | 0.2 | 49.1 |
实验 4 | 0.6 | 碗渣粉( 30 目) | 0.2 | 23.7 |
实验 5 | 0.6 | 红砖粉( x 目) | 0.2 | 28.3 |
实验 6 | 0.6 | 红砖粉( y 目) | 0.2 | 21.1 |
①该实验研究了 _____ (填字母)这些因素对收集 O 2 速率的影响。
A 催化剂种类 B 催化剂颗粒大小 C 催化剂质量
②实验 3 、 4 可得出催化剂目数与反应分解速率的关系是:其他条件相同时, _____ 。根据以上规律,请填出实验 5 、 6 中的数据 x= _____ , y= _____ 。
②表中所列催化剂的催化效果最佳的是实验 _____ 。但由于这种物质在通常条件下难以粉碎,故选择实验 _____ 的物质做 MnO 2 的替代品是较为理想的,请写出这种物质催化分解 KClO 3 的化学反应方程式 _____ 。
① AB 催化剂目数越大,反应速率越快 60 30 3 5 2KClO 3 2KCl+3O 2 ↑
【详解】
( 1 )实验通过下图装置制取和收集 O 2 ,其中导管位置错误的是 ①,氧气密度小于水的密度,气体短进长出,入口管过长,故选:①。
( 2 ) ①该实验变量为催化剂种类,以及催化剂颗粒大小,研究了催化剂种类、催化剂颗粒大小这些因素对收集 O 2 速率的影响,故填: AB 。
②实验 3 、 4 可得出催化剂目数与反应分解速率的关系是:其他条件相同时,催化剂目数越大,反应速率越快,为了比较碗渣粉和红砖粉催化效率的强弱,颗粒大小需相同, x 和 y 一个是 30 一个是 60 ,实验 5 生成氧气平均速率大于实验 6 ,故实验 5 目数大于实验 6 ,故 x= 60 , y= 30 ,故填:催化剂目数越大,反应速率越快; 60 ; 30 。
②实验 3 生成氧气速度最快,故表中所列催化剂的催化效果最佳的是实验 3 ,但由于碗渣粉在通常条件下难以粉碎,故选择实验 5 的物质做 MnO 2 的替代品是较为理想的,因为除了碗渣粉和二氧化锰,实验 5 生成氧气速度最快,红砖粉催化分解 KClO 3 的化学反应方程式 2KClO 3 2KCl+3O 2 ↑ ,故填: 3 ; 5 ; 2KClO 3 2KCl+3O 2 ↑ 。
过氧化氢制氧气 | 高锰酸钾制氧气 | |
药品和反应原理 | 2H2O22H2O+O2↑ | 2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2↑ |
发生装置 | 固液常温型 |
固体加热型 |
收集装置 | 氧气可用排水法收集,也可用向上排空气法收集 | |
整体装置图 | ||
操作步骤 | ①检查装置气密性 ②再锥形瓶中装入二氧化锰 ③塞好带有长颈漏斗和导管的橡皮塞(长颈漏斗的下端一定在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中跑出来) ④向长颈漏斗中加入过氧化氢溶液 ⑤收集氧气 |
①检查装置气密性 ②将药品平铺在试管底部,用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口(用高锰酸钾制取氧气,还要在管口放一小团棉花) ③将试管固定在铁架台上 ④点燃酒精灯,预热后加热试管 ⑤当导管口有连续均匀的气泡冒出时开始收集气体 ⑥收集完毕,先将导管移出水面 ⑦熄灭酒精灯。加热高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰的混合物)制氧气,用排水法收集,其操作步骤可概括为:“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”7个字。可用谐音记忆为“茶庄定点收利息”。 |
注意事项 | ①伸入试管或锥形瓶中的导管应刚刚露出橡皮塞即可,否则不利于气体的导出。 ②用排水法收集氧气时,导管应刚伸人集气瓶口即可,过长不利于水的排出,气体不易收集满。 ③用向上排空气法收集氧气时,导管要伸入集气瓶的底部,否则不利于空气的排出,收集的气体不纯。 ④用长颈漏斗时,长颈漏斗末端应在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中逸出。 |
①药品要平铺在试管底部,均匀受热。 ②试管口要略向下倾斜,防止药品中湿存的水分受热后变成水蒸气,遇冷凝结成水倒流回试管底部,使试管炸裂。 ③铁架台的铁夹要夹在试管的中上部(或距离试管口1/3处)。 ④试管内的导管稍伸出橡皮塞即可,这样便于气体导出。 ⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中(瓶口要在水面下)。 ⑥加热时要先使试管均匀受热,然后酒精灯外焰要对准药品所在部位加热。 ⑦用排水法收集气体时,应注意当气泡连续均匀冒出时再收集,否则收集的气体中混有空气,当集气瓶口有大盆气泡冒出时,证明已集满。 ⑧停止加热时,应先把导管从水里撤出,再撤掉酒精灯。如果先熄灭酒精灯,试管内气体温度降低,压强减小,水槽中的水就会被倒吸入热的试管内,使试管炸裂。 ⑨用高锰酸钾制氧气时,试管口要放一小团棉花,防止加热时高锰酸钾小颗粒进人导管。 ⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放,因为在相同状况下氧气的密度大于空气的密度,正放可减少气体的逸散。 |
登录并加入会员可无限制查看知识点解析