某兴趣小组同学对实验室用氯酸钾制备氧气的条件进行如下探究。
【问题一】哪种金属氧化物最适合做氯酸钾分解的催化剂?
【查阅资料】研究表明,许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。
分别用下列金属氧化物作催化剂,氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示:
(1)实验室用氯酸钾制取氧气,需要在较低的温度下进行催化,最好选用_____ 做催化剂。
【问题二】它是否比二氧化锰催化效果好?
【实验设计】
Ⅰ、将 3.0g 氯酸钾与 1.0g 二氧化锰均匀混合加热将
Ⅱ、将 Xg 氯酸钾与 1.0g 所选金属氧化物均匀混合加热
Ⅲ、反应结束,称量金属氧化物的质量为 Yg
【实验分析】
(2)实验Ⅱ、Ⅲ中 X、Y 的值分别为_____ 、_____ 。
(3)通过比较_____ 能达到实验目的。
【实验结论】
(4)该金属氧化物也能作氯酸钾分解的催化剂,实验Ⅱ反应的符号表达式为_____ 。
【问题一】哪种金属氧化物最适合做氯酸钾分解的催化剂?
【查阅资料】研究表明,许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。
分别用下列金属氧化物作催化剂,氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示:
种类 反应程度及温度 | 氧化铁(Fe2O3) | 氧化铝 (Al2O3) | 氧化铜(CuO) | 氧化镁 (MgO) |
开始反应温度(℃) | 420 | 515 | 305 | 490 |
剧烈反应温度(℃) | 490 | 540 | 350 | 545 |
(1)实验室用氯酸钾制取氧气,需要在较低的温度下进行催化,最好选用
【问题二】它是否比二氧化锰催化效果好?
【实验设计】
Ⅰ、将 3.0g 氯酸钾与 1.0g 二氧化锰均匀混合加热将
Ⅱ、将 Xg 氯酸钾与 1.0g 所选金属氧化物均匀混合加热
Ⅲ、反应结束,称量金属氧化物的质量为 Yg
【实验分析】
(2)实验Ⅱ、Ⅲ中 X、Y 的值分别为
(3)通过比较
【实验结论】
(4)该金属氧化物也能作氯酸钾分解的催化剂,实验Ⅱ反应的符号表达式为
更新时间:2023-10-31 19:16:59
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科学探究题
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适中
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解题方法
【推荐1】实验小组的同学们对过氧化氢溶液制氧气的实验进行了如下拓展探究。
【探究一】甲组同学探究催化剂种类对过氧化氢溶液分解速率的影响(实验中催化剂均为0.4g,过氧化氢溶液浓度均为6%,以收集10mL气体为准),该小组采用了下图所示装置进行实验,具体数据如下表:
(1)若用排水法收集产生的氧气,并用量筒定量测定排出水的体积,则导管口的连接顺序是______ (填序号)。
①abcd②acbd
(2)原装置中的空气对实验结果是否有影响?______ (填“是”或“否”)。
(3)分析表格中数据,可以得出相同条件下表中催化剂的催化效果依次为______ 。
【探究二】乙组同学探究过氧化氢溶液浓度对分解速率的影响(水浴池中水的温度控制在21℃,二氧化锰均为0.5g,过氧化氢溶液均为5mL,三颈瓶容积为250mL),该小组采用了如图甲所示装置进行实验,并依据数字传感器数据绘制图乙的图像:
(4)实验中,用水浴池中的热水加热比用酒精灯直接加热的优点是______ (根据生活经验任填一点)。
(5)图1说明过氧化氢溶液浓度越高,反应速率越______ (填“快”或“慢”),以10%H2O2溶液为例,三颈瓶内气压由高缓慢降低的原因是______ 。
(6)图2说明从温度看,过氧化氢溶液浓度越高,反应越______ (填“剧烈”或“平稳”)。
(7)发生反应的化学方程式为______ 。
【探究一】甲组同学探究催化剂种类对过氧化氢溶液分解速率的影响(实验中催化剂均为0.4g,过氧化氢溶液浓度均为6%,以收集10mL气体为准),该小组采用了下图所示装置进行实验,具体数据如下表:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/21/0fc737a4-7d1c-474a-959b-6ad59ca5314b.png?resizew=289)
催化剂种类 | 时间(s) |
CuO | 140 |
MnO2 | 60 |
活性炭 | 240 |
(1)若用排水法收集产生的氧气,并用量筒定量测定排出水的体积,则导管口的连接顺序是
①abcd②acbd
(2)原装置中的空气对实验结果是否有影响?
(3)分析表格中数据,可以得出相同条件下表中催化剂的催化效果依次为
【探究二】乙组同学探究过氧化氢溶液浓度对分解速率的影响(水浴池中水的温度控制在21℃,二氧化锰均为0.5g,过氧化氢溶液均为5mL,三颈瓶容积为250mL),该小组采用了如图甲所示装置进行实验,并依据数字传感器数据绘制图乙的图像:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/21/9a47ac78-e466-4915-a8bf-69f8b5bd293b.png?resizew=633)
(4)实验中,用水浴池中的热水加热比用酒精灯直接加热的优点是
(5)图1说明过氧化氢溶液浓度越高,反应速率越
(6)图2说明从温度看,过氧化氢溶液浓度越高,反应越
(7)发生反应的化学方程式为
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科学探究题
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适中
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解题方法
【推荐2】彩漂洗衣液能够去溃、除菌,对白色织物的去渍效果尤佳。同学们在对其研究时发现其中含有过氧化氢,查阅资料后得知过氧化氢溶液具有漂白性,可漂白一些有色物质,实验小组对过氧化氢的性质进行了探究。
Ⅰ.不稳定性
过氧化氢在常温下便能分解,因此盛放过氧化氢溶液的试剂瓶内壁会有一些微小的气泡,其发生反应的化学方程式是_______________ ,实验小组的同学向该过氧化氢溶液中加入了少量氧化铁,发现产生气泡的速度变快了,该实验_______ (能、不能)说明氧化铁是过氧化氢分解的催化剂。
Ⅱ.漂白性
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/14/402e118f-cbb3-4af6-8e56-a0613e80371c.png?resizew=331)
[提出问题]过氧化氢的漂白性与哪些因素有关?
[进行猜想]通过阅读相关资料,你认为过氧化氢的漂白性可能与________ 、________ 等因素有关。
[进行实验]
实验1:室温下用10%的过氧化氢溶液浸泡一块红色布条,浸泡时间与布条颜色变化
如下表:
实验2:将红色布条分别浸泡在以下3种溶液中,现象如下表。
[解释与结论]
(1)实验1的目的是__________________ 。
(2)实验2中,欲得出“其它条件相同时,升高温度可使过氧化氢溶液的漂白性增强”的结论,需要对比实验_________________ (填编号)。
(3)实验2中,通过对比②③得出的结论是:其它条件相同时,___________ 。
(4)根据上述实验,推测“使用彩漂液时水温不宜超过50C”的原因是___________________ 。
Ⅰ.不稳定性
过氧化氢在常温下便能分解,因此盛放过氧化氢溶液的试剂瓶内壁会有一些微小的气泡,其发生反应的化学方程式是
Ⅱ.漂白性
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/14/402e118f-cbb3-4af6-8e56-a0613e80371c.png?resizew=331)
[提出问题]过氧化氢的漂白性与哪些因素有关?
[进行猜想]通过阅读相关资料,你认为过氧化氢的漂白性可能与
[进行实验]
实验1:室温下用10%的过氧化氢溶液浸泡一块红色布条,浸泡时间与布条颜色变化
如下表:
浸泡时间 | 20 min | 40min | 60 min |
布条颜色的变化 | 无明显变化 | 颜色稍变浅 | 颜色明显变浅 |
实验2:将红色布条分别浸泡在以下3种溶液中,现象如下表。
编号 | ① | ② | ③ |
实验 | |||
布条颜色 的变化 (20min) | 无明显变化 | 颜色稍变浅 | 颜色明显变浅 |
(1)实验1的目的是
(2)实验2中,欲得出“其它条件相同时,升高温度可使过氧化氢溶液的漂白性增强”的结论,需要对比实验
(3)实验2中,通过对比②③得出的结论是:其它条件相同时,
(4)根据上述实验,推测“使用彩漂液时水温不宜超过50C”的原因是
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科学探究题
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适中
(0.65)
【推荐3】某化学兴趣小组对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验。
(1)为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速率的影响,甲设计以下对比实验:
Ⅰ.将3.0gKClO3与MnO2均匀混合加热
Ⅱ.将 xgKClO3与CuO均匀混合加热
在相同温度下,比较两组实验产生O2的快慢。
I中反应表达式是_____ ;Ⅱ中x的值应为______ 。
(2)乙探究了影响过氧化氢分解速率的某种因素。实验数据记录如下:
测量O2体积的装置是图甲中的________ (填序号)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/12/1/7b514a92-2ede-4213-bb0d-bac1540edf70.png?resizew=587)
实验结论:在相同条件下,______ ,过氧化氢分解得越快。丙用图乙装置进行实验,通过比较_______ 也能达到实验目的。丁将盛有适量10%的过氧化氢溶液的试管加热,产生气泡明显增多。
实验结论:在相同条件下,_______ ,过氧化氢分解得越快。
(1)为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速率的影响,甲设计以下对比实验:
Ⅰ.将3.0gKClO3与MnO2均匀混合加热
Ⅱ.将 xgKClO3与CuO均匀混合加热
在相同温度下,比较两组实验产生O2的快慢。
I中反应表达式是
(2)乙探究了影响过氧化氢分解速率的某种因素。实验数据记录如下:
过氧化氢溶液的质量 | 过氧化氢溶液的浓度 | MnO2的质量 | 相同时间内产生O2体积 | |
Ⅰ | 50.0g | 1% | 0.1g | 9mL |
Ⅱ | 50.0g | 2% | 0.1g | 16mL |
Ⅲ | 50.0g | 4% | 0.1g | 31mL |
测量O2体积的装置是图甲中的
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/12/1/7b514a92-2ede-4213-bb0d-bac1540edf70.png?resizew=587)
实验结论:在相同条件下,
实验结论:在相同条件下,
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【推荐1】某化学兴趣小组的同学为了比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果,用如图1所示的装置进行了两次实验。在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰,分别将注射器内盛有的 3mL5%的双氧水(过氧化氢溶液)注入试管中,利用注射器收集氧气,收集到氧气的体积和时间的关系如图Ⅱ所示。
(1)在检查装置的气密性后,小组同学开始实验时注入双氧水的方法是______ (填序号)。
A 快速推注射器活塞 B 缓慢推注射器活塞
(2)根据相同时间注射器内氧气的体积不同,可比较两种催化剂的催化效果,通过图像除了能得出二氧化锰催化效果比氧化铜好,还能得出的结论是______ 。
(3)由氧化铜催化的反应,t1~t2时间段反应速率逐渐变慢,原因可能是____ 。
【拓展延伸】同学们在老师的指导下设计实验继续探究。
(4)如图Ⅲ,向两支试管分别加入等质量不同浓度的双氧水,再加上等质量、等浓度的FeCl3溶液,分别用气压传感器测定两试管中气体压力变化曲线,如图Ⅳ。请你思考:
①保证实验准确性,请你设计向两试管中加入 FeCl3溶液的具体操作是_____ 。
②请你从曲线中找出 FeCl3溶液对双氧水分解影响的一条规律性结论:____ ,写出该反应的符号表达式 ________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/12/a7727098-fddc-463c-a376-95c3f149f94b.png?resizew=421)
(1)在检查装置的气密性后,小组同学开始实验时注入双氧水的方法是
A 快速推注射器活塞 B 缓慢推注射器活塞
(2)根据相同时间注射器内氧气的体积不同,可比较两种催化剂的催化效果,通过图像除了能得出二氧化锰催化效果比氧化铜好,还能得出的结论是
(3)由氧化铜催化的反应,t1~t2时间段反应速率逐渐变慢,原因可能是
【拓展延伸】同学们在老师的指导下设计实验继续探究。
(4)如图Ⅲ,向两支试管分别加入等质量不同浓度的双氧水,再加上等质量、等浓度的FeCl3溶液,分别用气压传感器测定两试管中气体压力变化曲线,如图Ⅳ。请你思考:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/12/690f3449-2f24-4d4b-9eb7-d37aca20aebd.png?resizew=402)
①保证实验准确性,请你设计向两试管中加入 FeCl3溶液的具体操作是
②请你从曲线中找出 FeCl3溶液对双氧水分解影响的一条规律性结论:
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科学探究题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐2】学校化学兴趣小组知道二氧化锰能作过氧化氢分解的催化剂后,再想探究其他一些物质如氧化铝是否也可作过氧化氢分解的催化剂。请你一起参与他们的探究过程,并填写下列空白。
[提出问题]氧化铝能不能作过氧化氢分解的催化剂呢?
[作出猜想]氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。
[实验验证]
[得出结论]氧化铝能加快过氧化氢的分解速率,故氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。
[反思提高]经过讨论,有的同学认为只有上述证据,不能证明氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂,还要补充一个探究实验三,实验步骤如下:准确称量氧化铝(少量)的质量m1,完成实验二;待反应结束,将实验二试管里的物质进行______ (填实验操作),洗涤、干燥,称其质量为m2;对比反应前后氧化铝的质量。
[交流讨论]如果m1______ m2(填<、>或=),则说明氧化铝可以作过氧化氢分解的催化剂。
但小华认为,要证明猜想,上述三个实验还不足够,还需要再增加一个探究实验四:实验四的目的是探究______ 。
[拓展延伸]请写出氧化铝催化过氧化氢分解的符号表达式______ 。
[提出问题]氧化铝能不能作过氧化氢分解的催化剂呢?
[作出猜想]氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。
[实验验证]
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 | |
实验一 | 木条不复燃 | 常温下过氧化氢溶液分解速度很慢 | |
实验二 | 在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量氧化铝,然后将带火星的木条伸入试管中 | 木条复燃 |
[得出结论]氧化铝能加快过氧化氢的分解速率,故氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。
[反思提高]经过讨论,有的同学认为只有上述证据,不能证明氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂,还要补充一个探究实验三,实验步骤如下:准确称量氧化铝(少量)的质量m1,完成实验二;待反应结束,将实验二试管里的物质进行
[交流讨论]如果m1
但小华认为,要证明猜想,上述三个实验还不足够,还需要再增加一个探究实验四:实验四的目的是探究
[拓展延伸]请写出氧化铝催化过氧化氢分解的符号表达式
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【推荐3】高锰酸钾是初中常用的一种试剂,它可以和很多物质反应,发生颜色变化。小明和小丽把 经硫酸酸化的高锰酸钾溶液和草酸[H2C2O4]溶液混合,发现刚开始反应时溶液褪色不明显,但不久后褪色速度突然加快。为了探究反应过程中褪色速度加快的原因,小明查到了如下资料:
资料1:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4= K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑
资料2:通常情况下,反应物浓度变大。反应加快;温度开高,反应加快。
(1)根据这些资料,小明提出了两个假设。
假设一:褪色速度突然加快是由反应物浓度变大引起的;
假设二:褪色速度突然加快是由反应过程中温度升高引起的。小明经过分析,否定了假设一,理由是____________________ 。
(2)小丽针对假设二进行实验探究后,经过思考,又做了如下实验:
把经硫酸酸化的高锰酸钾溶液等分为两份,分装A、B两试管,同时向两支试管中加入等量等浓度的草酸溶液,并置于同一水浴中。迅速向A试管中加入一定量的MnSO4,发现A试管中溶液褪色明显快于B试管。上述实验中,把2支试管置于同一水浴中的目的是_________________ 。这一实验基于的假设是_________________________ 。
资料1:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4= K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑
资料2:通常情况下,反应物浓度变大。反应加快;温度开高,反应加快。
(1)根据这些资料,小明提出了两个假设。
假设一:褪色速度突然加快是由反应物浓度变大引起的;
假设二:褪色速度突然加快是由反应过程中温度升高引起的。小明经过分析,否定了假设一,理由是
(2)小丽针对假设二进行实验探究后,经过思考,又做了如下实验:
把经硫酸酸化的高锰酸钾溶液等分为两份,分装A、B两试管,同时向两支试管中加入等量等浓度的草酸溶液,并置于同一水浴中。迅速向A试管中加入一定量的MnSO4,发现A试管中溶液褪色明显快于B试管。上述实验中,把2支试管置于同一水浴中的目的是
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【推荐1】某化学兴趣小组对氯酸钾制取氧气的催化剂展开探究。请回答下列问题:
探究一:二氧化锰粒径大小对催化效果的影响。
取两份等质量氯酸钾,分别加入等质量、粒径大小不同的二氧化锰进行加热,用传感器测得固体残留率(反应后剩余固体质量与反应前固体质量之比)如图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/6/97ef314a-cda6-4eb0-a119-091a9b758f31.png?resizew=269)
探究二:催化剂用量及催化剂种类对催化效果的影响
(1)查阅资料得知,发生反应的温度越低,催化效果越好。分析如图,对氯酸钾分解催化效果更好的是______ (选填“分析纯MnO2”或“纳米MnO2”)。催化效果更好的原因可能是______ 。
(2)写出上述实验3反应的文字表达式______ 。
(3)实验3、5、6对比的目的是______ 。
(4)二氧化锰与氯酸钾的质量比为______ (最简整数比)时,催化效果最好。
(5)氯化钾______ (填“有”或“无”)催化作用。维持加热条件不变,用实验1再继续收集VmL氧气,所需时间明显少于171s,原因是______ 。
(6)要比较氯酸钾分解反应中不同催化剂的催化效果,除了测量收集VmL O2所需时间外,还可以测量______ 。
探究一:二氧化锰粒径大小对催化效果的影响。
取两份等质量氯酸钾,分别加入等质量、粒径大小不同的二氧化锰进行加热,用传感器测得固体残留率(反应后剩余固体质量与反应前固体质量之比)如图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/6/97ef314a-cda6-4eb0-a119-091a9b758f31.png?resizew=269)
探究二:催化剂用量及催化剂种类对催化效果的影响
编号 | 氯酸钾质量/g | 催化剂 | 催化剂质量/g | 收集VmL氧气所需时间/s |
实验1 | 5 | 无 | 无 | 171 |
实验2 | 5 | 二氧化锰 | 0.25 | 79 |
实验3 | 5 | 二氧化锰 | 0.5 | 49 |
实验4 | 5 | 二氧化锰 | 2.5 | 93 |
实验5 | 5 | 氧化铁 | 0.5 | 58 |
实验6 | 5 | 氯化钾 | 0.5 | 154 |
(1)查阅资料得知,发生反应的温度越低,催化效果越好。分析如图,对氯酸钾分解催化效果更好的是
(2)写出上述实验3反应的文字表达式
(3)实验3、5、6对比的目的是
(4)二氧化锰与氯酸钾的质量比为
(5)氯化钾
(6)要比较氯酸钾分解反应中不同催化剂的催化效果,除了测量收集VmL O2所需时间外,还可以测量
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科学探究题
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适中
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解题方法
【推荐2】在一次用氯酸钾制取氧气的实践活动中,某兴趣小组误将高锰酸钾当作二氧化锰加入并加热,发现也可以加快制取氧气的速率,小组同学对此现象产生了兴趣,进行讨论,并展开探究。
【提出问题】哪种物质作了催化剂?
【猜想】
(1)猜想1.高锰酸钾;猜想2.高锰酸钾受热分解生成的锰酸钾;猜想3.高锰酸钾受热分解生成的_____ 。
【查阅资料】强氧化剂可阻止高锰酸钾在高温下分解。
【进行实验】
【分析思考】
(2)实验步骤③的结论是_____________ ;
【实验小结】
(3)二氧化锰是氯酸钾分解制氧气的催化剂,写出该反应的文字或符号表达式:_____________ 。
【交流讨论】
(4)下列关于催化剂的说法正确的是________(填字母)。
【提出问题】哪种物质作了催化剂?
【猜想】
(1)猜想1.高锰酸钾;猜想2.高锰酸钾受热分解生成的锰酸钾;猜想3.高锰酸钾受热分解生成的
【查阅资料】强氧化剂可阻止高锰酸钾在高温下分解。
【进行实验】
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
①取少量氯酸钾于试管中,加热。在试管中伸入带火星的木条 | 木条不复燃 | 氯酸钾单独受热,分解缓慢 |
②向试管内加入适量高锰酸钾,再加入强氧化剂,混合均匀,加热,伸入带火星的木条 | 木条不复燃 | 高锰酸钾不是氯酸钾分解制氧气的催化剂 |
③另取少量氯酸钾,加入适量锰酸钾,混合均匀,加热,伸入带火星的木条 | 木条不复燃 | |
④再取少量氯酸钾加入适量二氧化锰,加热,伸入带火星的木条 | 木条复燃 | 二氧化锰是氯酸钾分解制氧气的催化剂 |
(2)实验步骤③的结论是
【实验小结】
(3)二氧化锰是氯酸钾分解制氧气的催化剂,写出该反应的文字或符号表达式:
【交流讨论】
(4)下列关于催化剂的说法正确的是________(填字母)。
A.催化剂不一定加快化学反应速率,也可能减慢化学反应速率 |
B.所有化学反应都需要催化剂 |
C.催化剂不能增加生成物的质量 |
D.没有催化剂化学反应不能发生 |
E.催化剂在反应前后的质量和性质均不变 |
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科学探究题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】某化学兴趣小组阅读课外资料得知,双氧水分解除了二氧化锰作催化剂,还可以用氧化铜等物质作催化剂,于 是对氧化铜产生了探究兴趣。
[提出问题]氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂?它是否比二氧化锰催化效果更好?
[设计实验]以生成等体积的氧气为标准,设计了下列三组实验:(其他可能影响实验的因素均忽略)
(1)上述实验测量的“待测数据”是______ 。
(2)若实验②比实验①的“待测数据"更______ (填“大”或“小”,说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率;
(3)对实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥,称量得到0.5g黑色粉末,这是为了证明氧化铜的______ 在反应前后没有改变。
[预期结论]氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂;上述实验探究不能证明氧化铜能作氯酸钾分解的催化剂的理由是______ 。
[提出问题]氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂?它是否比二氧化锰催化效果更好?
[设计实验]以生成等体积的氧气为标准,设计了下列三组实验:(其他可能影响实验的因素均忽略)
实验序号 | KClO3质量 | 其他物质质量 | 待测数据 |
① | 1.2g | / | |
② | 1.2g | CuO 0.5g | |
③ | 1.2g | MnO2 0.5g |
(1)上述实验测量的“待测数据”是
(2)若实验②比实验①的“待测数据"更
(3)对实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥,称量得到0.5g黑色粉末,这是为了证明氧化铜的
[预期结论]氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂;上述实验探究不能证明氧化铜能作氯酸钾分解的催化剂的理由是
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