Question

（2009?高淳縣二模）白色的氯酸鉀（KClO₃）粉末受熱，會緩慢放出氧氣，同時得到白色的氯化鉀．某探究小組想研究氧化銅能否對氯酸鉀的受熱分解起催化劑作用，設計如下裝置及操作：
a．兩份氯酸鉀同時在相同的條件下正確加熱，每隔10秒鐘記錄量筒中氣體的體積；
b．觀察濾出物的狀態和顏色；
c．停止加熱，冷卻，將原先混有氧化銅的反應產物加水溶解，小心過濾，得濾出物，洗滌并干燥；
d．重新取氯酸鉀，加入濾出物，在相同條件下正確加熱，和相同質量的氯酸鉀單獨加熱產生氧氣速率進行比較．
e．任取兩份氯酸鉀，分別放入兩支相同的試管，在其中的一份中加入經準確稱量的n g氧化銅粉末．
回答下列問題：
（1）寫出氯酸鉀受熱分解的化學方程式：______．
（2）按實驗的先后順序對上述實驗操作進行排序______．
（3）以上實驗步驟中，有一步不夠嚴密，請指出是哪一步，并加以說明______．
（4）要達到實驗目的，除改進不嚴密的實驗步驟外，還必須增加一個實驗步驟，這個步驟是______．
（5）c操作中停止加熱的正確操作步驟是______，理由是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據題目所提供的反應信息，寫出氯酸鉀受熱分解的化學方程式；
（2）根據探究意圖，研究氧化銅能否對氯酸鉀的受熱分解起催化劑作用，結合對每步操作作用的理解，對所設計的實驗操作進行排序；
（3）分析探究實驗的每一步操作設計，指出不夠嚴密的操作步驟e，并說明不嚴密的原因；
（4）分析整個探究過程，發現沒有對催化劑反應前后的質量進行探究，修改方案，完善探究過程；
（5）采取排水法收集氣體時，在熄滅酒精燈前一定要把導管從水中移出，防止試管突然遇冷炸裂．
解答：解：（1）題目提供信息：白色的氯酸鉀（KClO₃）粉末受熱，會緩慢放出氧氣，同時得到白色的氯化鉀．可知，反應是在加熱條件下發生，生成物為氧氣和氯化鉀．
故答：2KClO₃?2KCl+3O₂↑
（2）操作在探究中的作用：a、比較放出氣體的快慢；
b、觀察濾出物是否為黑色氧化銅，判斷氧化銅未參加反應；
c、對反應后固體進行過濾，是否能分離出氧化銅；
d、檢驗濾出的氧化銅是否還能繼續加快氯酸鉀分解；
e、取一定量氧化銅與一份氯酸鉀混合．
故答：先后順序為e、a、c、b、d（順序錯一步全錯）；
（3）開始取用氯酸鉀沒有強調等質量，氯酸鉀質量不等，反應放出氧氣的量也不相等，影響對反應速度的判斷．步驟e設計不夠嚴密、不夠科學．
故答：步驟e不嚴密，所取的兩份氯酸鉀質量沒有指明相等；
（4）催化劑的概念指出：反應前后質量和化學性質不變．本探究活動只對氧化銅反應后分離出來再次進行催化的性質不變進行探究，而質量是否改變沒有進行探究．所以還需要稱出反應物質氧化銅的質量與加入氧化銅的質量進行對比，以確定質量也沒有發生改變．
故答：對經干燥后的濾出物進行稱量；
（5）探究中采用排水法收集氧氣，為防止實驗結束后水倒流入試管，引起試管炸裂，應先把導管從水中撤出再熄滅酒精燈．
故答：先從水中移出導管，再停止加熱；防止水倒吸，炸裂試管．
點評：探究反應的催化劑，除進行反應速率比較外，還要探究反應前后化學性質和質量不變．