Question

3．化學興趣小組的同學設計并進行了CO₂的制取與性質的實驗．
【制取與性質】
如圖a，檢查裝置的氣密性，操作為先把導管的一端放入水中，然后兩手緊握試管的外壁，觀察到導管口有氣泡冒出．然后加入藥品，固定裝置，制取CO₂，有關化學方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
如圖b，現(xiàn)象為下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅，說明CO₂的性質是二氧化碳的密度比空氣的密度大，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒．
【反思與交流】
（1）制備氣體時選擇發(fā)生裝置需考慮的因素有反應物的狀態(tài)和反應的條件．
（2）實驗室常用加熱氯酸鉀與二氧化錳混合物的方法制取氧氣，寫出反應的化學方程式：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．小芳發(fā)現(xiàn)，氯酸鉀與氧化銅混合加熱，也能較快產生氧氣，于是進行如下探究：
[提出猜想]除MnO₂、CuO外，F(xiàn)e₂O₃也可以作KClO₃分解的催化劑．
[完成實驗]按下表進行實驗：并測定分解溫度（分解溫度越低，催化效果越好）．

實驗編號	實驗藥品	分解溫度（℃）
①	KClO3	580
②	KClO3、MnO2（質量比1：1）	350
③	KClO3、CuO（質量比l：1）	370
④	KClO3、Fe2O3（質量比1：1）	390

[分析數據、得出結論]
（1）由實驗①與實驗④對比，證明猜想合理．
（2）實驗所用的三種金屬氧化物，催化效果最好的是MnO₂．
[反思]
（1）若要證明Fe₂O₃是該反應的催化劑，還要驗證它在化學反應前后的質量和化學性質不變；
（2）同種催化劑，顆粒大小可能影響催化效果，請設計實驗方案進行驗證：分別取相同質量的顆粒大小相同的氯酸鉀，與顆粒大小不同的二氧化錳混合加熱制氧氣，顆粒小的反應的速率快_．
（3）同種催化劑，還有哪些因素可能影響催化效果，請你再探究（探究一種因素即可）．催化劑的多少有關，分別取相同質量的顆粒大小相同的氯酸鉀，與質量不同的二氧化錳混合加熱制氧氣，質量多的反應的速率快．

Answer 1

分析 檢驗裝置的氣密性的方法是：先把導管的一端放入水中，然后兩手緊握試管的外壁，觀察導管口是否有氣泡冒出．制取裝置包括加熱和不需加熱兩種，如果用雙氧水和二氧化錳制氧氣就不需要加熱，如果用高錳酸鉀或氯酸鉀制氧氣就需要加熱．氧氣的密度比空氣的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空氣法和排水法收集．實驗室制取CO₂，是在常溫下，用大理石或石灰石和稀鹽酸制取的，碳酸鈣和鹽酸互相交換成分生成氯化鈣和水和二氧化碳，因此不需要加熱．二氧化碳能溶于水，密度比空氣的密度大，因此只能用向上排空氣法收集．如圖b，現(xiàn)象為：下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅；說明CO₂的性質是：二氧化碳的密度比空氣的密度大，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒；由表格信息可知：由實驗①與實驗④對比，證明猜想合理；通過對比可知，實驗所用的三種金屬氧化物，催化效果最好的是二氧化錳；若要證明Fe₂O₃是該反應的催化劑，還要驗證它在化學反應前后的質量和化學性質不變；同種催化劑，顆粒大小可能影響催化效果，請設計實驗方案進行驗證：分別取相同質量的顆粒大小相同的氯酸鉀，與顆粒大小不同的二氧化錳混合加熱制氧氣，顆粒小的反應的速率快；同種催化劑，可能影響催化效果因素有：催化劑的多少有關；分別取相同質量的顆粒大小相同的氯酸鉀，與質量不同的二氧化錳混合加熱制氧氣，質量多的反應的速率快．

解答 解：【制取與性質】檢驗裝置的氣密性的方法是：先把導管的一端放入水中，然后兩手緊握試管的外壁，觀察導管口是否有氣泡冒出；碳酸鈣和鹽酸互相交換成分生成氯化鈣和水和二氧化碳，配平即可；如圖b，現(xiàn)象為：下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅；說明CO₂的性質是：二氧化碳的密度比空氣的密度大，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒；故答案為：先把導管的一端放入水中，然后兩手緊握試管的外壁；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅；二氧化碳的密度比空氣的密度大，二氧化碳既不能燃燒，也不能支持燃燒；
【反思與交流】（1）選擇發(fā)生裝置需考慮的因素有：反應物的狀態(tài)和反應的條件；故答案為：反應物的狀態(tài)和反應的條件；
（2）氯酸鉀在二氧化錳做催化劑和加熱的條件下生成氯化鉀和氧氣，配平即可；故答案為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
[分析數據、得出結論]（1）由表格信息可知：由實驗①與實驗④對比，證明猜想合理；故答案為：①；
（2）通過對比可知，實驗所用的三種金屬氧化物，催化效果最好的是二氧化錳；故答案為：MnO₂；
[反思]（1）若要證明Fe₂O₃是該反應的催化劑，還要驗證它在化學反應前后的質量和化學性質不變；故答案為：化學性質；
（2）同種催化劑，顆粒大小可能影響催化效果，請設計實驗方案進行驗證：分別取相同質量的顆粒大小相同的氯酸鉀，與顆粒大小不同的二氧化錳混合加熱制氧氣，顆粒小的反應的速率快；故答案為：分別取相同質量的顆粒大小相同的氯酸鉀，與顆粒大小不同的二氧化錳混合加熱制氧氣，顆粒小的反應的速率快；
（3）同種催化劑，可能影響催化效果因素有：催化劑的多少有關；分別取相同質量的顆粒大小相同的氯酸鉀，與質量不同的二氧化錳混合加熱制氧氣，質量多的反應的速率快；故答案為：催化劑的多少有關，分別取相同質量的顆粒大小相同的氯酸鉀，與質量不同的二氧化錳混合加熱制氧氣，質量多的反應的速率快；

點評 本考點主要考查了儀器的名稱、氣體的制取裝置和收集裝置的選擇，同時也考查了化學方程式的書寫、催化劑等，綜合性比較強．氣體的制取裝置的選擇與反應物的狀態(tài)和反應的條件有關；氣體的收集裝置的選擇與氣體的密度和溶解性有關．本考點是中考的重要考點之一，主要出現(xiàn)在實驗題中．