Question

【题目】某兴趣小组在制取氧气的实验过程中，有如下实验设计方案，该方案的实验目的是：探究 对反应速率的影响。

编号	温度	催化剂	氯酸钾、二氧化锰的质量比	生成1升氧气所需时间/s
实验Ⅰ	400℃	MnO2	1:1	153
实验Ⅱ	400℃	MnO2	2:1	240

小芳在实验时，误把氧化铜当作二氧化锰放入加热，结果发现也能较快产生氧气，于是进行如下探究：

【猜想Ⅰ】除二氧化锰、氧化铜外，氧化铁（Fe2O3）也可以作氯酸钾分解的催化剂。

【设计实验】

按下表进行实验，并测定开始产生气体时的温度（提示：开始产生气体的温度越低，表示反应速度越快）。

实验编号	实验药品	分解温度（℃）
①	氯酸钾	580
②	氯酸钾和二氧化锰（质量比1︰1）	350
	氯酸钾和氧化铜（质量比1︰1）	370
	氯酸钾和氧化铁（质量比1︰1）	390

【数据和结论】

（1）由实验 与实验④对比，证明猜想合理；

（2）验所用的三种物质中，催化效果最好的是 。

【反思】

（1）若要证明氧化铁是该反应的催化剂，还需验证它在化学反应前后的 和 是否改变。

小林在实验时，联想到了渔民用过氧化钙（CaO2）增加鱼池中的含氧量，提出猜想Ⅱ。

【猜想Ⅱ】过氧化钙与水反应可制取氧气。

实验装置	实验主要过程
	①检查装置气密性。 ②加入过氧化钙和水后，有少量细小气泡缓慢放出，在导管口几乎收集不到气体。该装置放置到第二天，集气瓶中只收集到极少量气体，震荡试管后仍有少量细小气泡缓慢放出。

实验结论：过氧化钙与水反应 （填“能”或“不能”）用于实验室制取氧气。

【分析与反思】

（1）过氧化钙与水反应虽然没有快速收集到大量氧气，但由此实验现象，小林认为渔民用过氧化钙做增氧剂的主要原因是 。

（2）小林希望对此实验进行改进，使该反应加快，请你帮他提出合理化建议 。

（3）同学们对过氧化钙与水反应的生成物猜想如下：①氢氧化钙和氧气②碳酸钙和氧气

你认为猜想 （填序号）一定是错误的，理由是 。

【计算】该兴趣小组的同学们购得用于增氧的过氧化钙产品（杂质不含钙元素），标签如图所示。

试计算：

（1）过氧化钙的相对分子质量为 ；

（2）过氧化钙中钙元素与氧元素的质量比为 ；

（3）过氧化钙中钙元素质量分数为 ；

（4）该产品中过氧化钙的质量分数至少为 。

Answer 1

【答案】氯酸钾和二氧化锰的质量比

【分析数据、得出结论】 （1）① （2）二氧化锰或MnO2

【反思】 质量和化学性质

【猜想Ⅱ】：不能

【分析与反思】（1）过氧化钙能在水中持续、缓慢放出氧气，所以可作增氧剂

（2）加热过氧化钙和水的混合物（或向过氧化钙和水的混合物中加入催化剂）

（3）② 化学反应前后元素种类不变，而反应前没有碳元素

【计算】（1）72 （2）40:32（或5:4） （3）55．6% （4）72%

【解析】

试题分析：通过表格中的数据，实验Ⅰ和实验Ⅱ对比：温度相同，催化剂相同，就是氯酸钾、二氧化锰的质量比不同，故该方案的实验目的是：探究氯酸钾和二氧化锰的质量比对反应速率的影响

【分析数据、得出结论】（1）要证明是否除二氧化锰、氧化铜外，氧化铁（Fe2O3）也可以作氯酸钾分解的催化剂，首先必须做对比实验，故由实验①与实验④对比，证明猜想合理

（2）实验所用的三种物质中，通过观察分解温度，氯酸钾和二氧化锰的分解温度最低，故催化效果最好的是二氧化锰或MnO2

【反思】催化剂还必须在化学反应前后质量和化学性质不变

【猜想Ⅱ】过氧化钙和水后，有少量细小气泡缓慢放出，在导管口几乎收集不到气体。该装置放置到第二天，集气瓶中只收集到极少量气体，说明反应太慢，故过氧化钙与水反应不能用于实验室制取氧气

【分析与反思】（1）过氧化钙与水反应虽然没有快速收集到大量氧气，但由此实验现象，小林认为渔民用过氧化钙做增氧剂的主要原因是：过氧化钙能在水中持续、缓慢放出氧气，所以可作增氧剂

（2）影响化学反应速率的因素：反应温度、反应物的接触面积，是否加入催化剂等，故对此实验进行改进，使该反应加快的合理化建议：加热过氧化钙和水的混合物（或向过氧化钙和水的混合物中加入催化剂）

（3）根据质量守恒定律，元素种类在反应前后不变，故猜想②是错误的，理由是：化学反应前后元素种类不变，而反应前没有碳元素

【计算】（1）根据过氧化钙的化学式（CaO2），相对分子质量=40+16×2=72

（2）根据过氧化钙的化学式（CaO2），钙元素与氧元素的质量比=40：16×2=40:32（或5:4）

（3）根据过氧化钙的化学式（CaO2），过氧化钙中钙元素质量分数=40/72×100%=55．6%

（4）根据标签内容，净含量：100g及钙（以Ca计）：40%---45%，可以计算出钙元素质量至少=100g×40%=40g，再根据元素质量=物质质量×元素质量分数，故可求出过氧化钙质量=40g÷40/72×100%=72 g，故该产品中过氧化钙的质量分数至少=72 g/100g×100%=72%