Question

16．某校化学兴趣小组同学欲探究氯酸钾和二氧化锰制氧气的实验中反应物与催化剂的最佳质量比，他们采用如图所示实验装置，分别测定氯酸钾和二氧化锰在不同质量比时，从开始加热到收集100mL氧气所用的时间．实验记录的数据如下

实验序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
二氧化锰与氯酸钾的质量比	1：40	1：20	1：10	1：5	1：3	1：2	2：3	1：1	2：1
所用时间/s	12.4	8	5	5.5	7.5	9.3	10.5	15	24

请回答下列问题：
（1）写出实验中发生反应的化学方程式2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑
（2）实验中收集一定体积的氧气采用的实验方法利用了氧气不易溶与水的性质．收集气体前集气瓶内未装满水，对实验结果没有 （填“有”或“没有”）影响．
（3）由实验数据可知二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为1：10
（4）利用双氧水和二氧化锰制氧气比加热氯酸钾和二氧化锰制氧气更好，请写出前者的两个优点 ①节能②更安全
（5）催化剂能影响化学反应速率，温度、反应物的浓度（或质量分数）、反应物的接触面积等也会影响化学反应速率．分析上表数据，结合影响化学反应速率的因素分析：
①当二氧化锰与氯酸钾的质量比高于最佳质量比时，反应速率变小的原因是二氧化锰用量多，导致反应物氯酸钾的质量分数变小
②当二氧化锰与氯酸钾的质量比低于最佳质量比时，反应速率变小的原因二氧化锰用量少，导致氯酸钾与二氧化锰的接触面积变小．

Answer 1

分析 （1）氯酸钾与二氧化锰反应，生成氯化钾和氧气，据此写出化学反应式；
（2）根据氧气的溶解性和排出水的体积即为气体体积来分析
（3）根据图表中的数据分析，所用时间少的就是反应速率快的；
（4）双氧水和二氧化锰混合制氧气不需加热，可以节能等分析；
（5）根据反应速度的影响因素主要是反应物的接触面积；混合物的混合情况考虑，催化剂多了相对来说反应物就少了，反应速度就收到了影响；

解答 解：（1）氯酸钾与二氧化锰反应，生成氯化钾和氧气，反应的方程式为2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
故答案为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
（2）利用排水装置收集的气体应具备的性质是难溶于水；空气不易溶于水，那么排出水的气体即为所收集的气体体积，．
故答案为：不易溶于水；没有；
（3）通过观察图表中的数据可知，二氧化锰与氯酸钾的质量比是1：10时，所用的时间最少，反应速率最快．
故答案为：1：10；
（4）双氧水和二氧化锰混合制氧气不需加热，可以节能，同时更安全；副产物是水无污染，更环保；价格低廉，操作简便等；
故答案为：节能；更安全；更环保；价格低廉，操作简便等；
（5）①二氧化锰用量过多氯酸钾的质量分数就降低了，反应物的接触面积就少了，就影响了反应速度；
②反应速度的影响因素主要是反应物的接触面积，接触面积越大反应速度就越快，二氧化锰的用量过少与氯酸钾的接触面积就越小，所以反应速度慢；
故答案为：①二氧化锰用量多，导致反应物氯酸钾的质量分数变小
②二氧化锰用量少，导致氯酸钾与二氧化锰的接触面积变小．

点评 此题探究实验室用二氧化锰与氯酸钾制取氧气时，二氧化锰作催化剂的量要适中，过多或过少反应速率都或受到影响．希望同学们作此试验时注意二氧化锰的用量，节约药品．