Question

實驗室還可以用加熱氯酸鉀和二氧化錳混合物的方法制氧氣．反應的文字表達式如下：氯酸鉀

二氧化錳

加熱

氯化鉀+氧氣
為探究二氧化錳在該反應中所起的作用，設計實驗如下：

實驗步驟	觀察到的現象
（1）稱取5g氯酸鉀放在試管里稍稍加熱，將帶火星木條插入管口．繼續(xù)加熱幾分鐘至氯酸鉀熔化，再將帶火星木條插入．	稍加熱，帶火星木條無變化，幾分鐘熔化后帶火星木條復燃
（2）稱取5g氯酸鉀和2g二氧化錳加入試管中，稍稍加熱片刻，把帶火星的木條插入管口．	帶火星木條復燃
（3）將2g二氧化錳加入試管中，加熱幾分鐘，再將帶火星的木條放入試管口．	帶火星木條不復燃．

（1）請你將可能觀察到的現象填入表格．
（2）你認為根據上面的實驗能否得出二氧化錳是氯酸鉀分解的催化劑的結論？為什么？
（3）為證明二氧化錳是氯酸鉀分解的催化劑，你認為還應增加哪些實驗？
（4）氧化銅也能做氯酸鉀分解的催化劑，你能按上面的方案設計實驗嗎？

Answer 1

分析：根據實驗操作和現象來推實驗結論，根據實驗現象和結論來反推實驗操作；根據催化劑的特點來分析和設計實驗．

解答：解：（1）將氯酸鉀加熱至融化才產生氧氣，實驗（2）和實驗（3）進行對比說明二氧化錳加熱時不能產生氧氣；
觀察到的現象分別為：①稍加熱，帶火星木條無變化，幾分鐘熔化后帶火星木條復燃 ②帶火星木條復燃 ③帶火星木條不復燃；
（2）催化劑具有的特點是在化學反應前后質量和化學性質都不變，所以需要驗證它的反應前后的質量和化學性質．
因為該實驗只能說明二氧化錳可加速氯酸鉀制取氧氣的速度，不能證明其質量和化學性質改變與否；
（3）根據催化劑的特點設計實驗，實驗前先稱量二氧化錳的質量，實驗后將氯化鉀和二氧化錳的混合物充分溶于水中，用過濾的方法將二氧化錳分離出來，洗凈干燥，再稱量．兩次稱量的二氧化錳質量相等，然后將實驗后得到的二氧化錳加到氯酸鉀中加熱，發(fā)現能立即產生氧氣．這樣便可充分說明二氧化錳是氯酸鉀受熱分解制取氧氣的催化劑；
（4）將試驗中二氧化錳改成氧化銅，且在最后反應完畢，將氯化鉀和氧化銅充分溶解于水中，過濾、洗凈、干燥、稱量氧化銅質量為2g，將此氧化銅重新與氯酸鉀混合加熱，重做實驗（2））（3）中二氧化錳亦改為氧化銅．
故答案為：
（1）觀察到的現象分別為：①稍加熱，帶火星木條無變化，幾分鐘熔化后帶火星木條復燃 ②帶火星木條復燃 ③帶火星木條不復燃；
（2）不能．因為該實驗只能說明二氧化錳可加速氯酸鉀制取氧氣的速度，不能證明其質量和化學性質改變與否；
（3）實驗前先稱量二氧化錳的質量，實驗后將氯化鉀和二氧化錳的混合物充分溶于水中，用過濾的方法將二氧化錳分離出來，洗凈干燥，再稱量．兩次稱量的二氧化錳質量相等，然后將實驗后得到的二氧化錳加到氯酸鉀中加熱，發(fā)現能立即產生氧氣．這樣便可充分說明二氧化錳是氯酸鉀受熱分解制取氧氣的催化劑；
（4）能．可將（2）中2g二氧化錳改為氧化銅．且在最后反應完畢，將氯化鉀和氧化銅充分溶解于水中，過濾、洗凈、干燥、稱量氧化銅質量為2g，將此氧化銅重新與氯酸鉀混合加熱，重做實驗（2））（3）中二氧化錳亦改為氧化銅．

點評：解答該題關鍵要理解催化劑概念中的“一變、二不變”的涵義．一變是反應速度變，二不變是本身質量和化學性質不變．