Question

某班级探究小组的同学在学习了催化剂知识后，他们想研究氧化铜能否在氯酸钾的受热分解反应中起催化剂的作用，设计了以下的对比实验和后续操作：

①任取两份氯酸钾，分别放入两支相同的试管，在其中一份中加入经准确称量的n克氧化铜粉末．
②将两份氯酸钾同时在相同条件下正确加热，将放出的气体通入水中，观察放出气体的快慢．
③停止加热、冷却，将原先混有氧化铜的反应后的混合物加水溶解，小心过滤，得滤出物，洗涤并干燥．
④观察滤出物的状态和颜色．
⑤将滤出物和炭粉混合，在密闭容器中高温加热，将反应产生的气体通入澄清的石灰水中，并观察现象．
（1）以上实验步骤，有一步不够严密，请问是哪一步？．
（2）要达到实验目的，除改进不够严密的实验步骤外，还必须增加一个实验步骤，这个实验步骤是．
（3）若用另一个实验装置和操作替换实验⑤，也可达到实验目的，请把右上图中的仪器连接成一个符合实验目的实验装置，这个实验装置的接口连接顺序是接，接，接（气流的方向从左往右）．

Answer 1

【答案】分析：（1）做对比实验只能控制变量唯一，即有无催化剂，其它因素应都应相同．据此，步骤①不够严密，绝不能“任取两份氯酸钾”，而应“取两份等质量的氯酸钾”；
（2）根据催化剂的概念，反应后催化剂的性质和质量都保持不变，而步骤⑤只检验了氧化铜的性质是否改变，所以要达到实验目的，还必须在步骤④后加一步，即精确称量滤出物的质量；
（3）用H₂代替炭粉来还原氧化铜的顺序：锌与硫酸制取氢气→浓硫酸干燥气体→滤出物主要为氧化铜，氢气还原氧化铜→无水硫酸铜验证水分．
解答：解：（1）做对比实验只能控制一个变量，即有无催化剂，其它因素应都相同；故步骤①不够严密，绝不能“任取两份氯酸钾”，而应“取两份等质量的氯酸钾”；
（2）因为催化剂的化学性质和质量都保持不变，而步骤⑤只检验了氧化铜的性质是否改变，所以要达到实验目的，还必须在步骤④后加一步，即精确称量滤出物的质量；
（3）用H₂代替炭粉来还原氧化铜的顺序：锌与硫酸制取氢气→浓硫酸干燥气体→滤出物主要为氧化铜，氢气还原氧化铜→无水硫酸铜验证水分；故这个实验装置的接口连接顺序是a接f； g接d （或e）； e（或d）接b（或c）．
故答为：（1）第①步；（2）精确称量滤出物的质量；（3）a接f； g接d （或e）； e（或d）接b（或c）．
点评：了解二氧化锰在此反应中是催化剂的作用，掌握其特点：“一变二不变”；了解仪器的装配或连接；掌握实验室制取氧气的反应原理．