催化劑在化學反應中起著非常重要的作用,某化學興趣小組對氯酸鉀制取氧氣的催化劑展開探究。請回答下列問題:
探究一:二氧化錳粒徑大小對催化效果的影響。
取兩份等質量氯酸鉀,分別加入等質量、粒徑大小不同的二氧化錳進行加熱,用傳感器測得固體殘留率(反應后剩余固體質量與反應前固體質量之比)如圖1:
(1)二氧化錳作催化劑,加熱氯酸鉀制取氧氣的化學符號表達式為
。
(2)分析圖1,對氯酸鉀分解催化效果更好的是
納米MnO2
納米MnO2
。催化效果更好的原因可能是
納米二氧化錳粒徑小,與氯酸鉀的接觸面積大,反應徹底(或固體殘留率較低)
納米二氧化錳粒徑小,與氯酸鉀的接觸面積大,反應徹底(或固體殘留率較低)
。
探究二:催化劑用量及催化劑種類對催化效果的影響。同學們用圖2裝置進行如下實驗:
編號 |
氯酸鉀質量/g |
催化劑 |
催化劑質量/g |
收集50mL氧氣所需時間/s |
實驗1 |
5 |
無 |
無 |
171 |
實驗2 |
5 |
二氧化錳 |
0.25 |
79 |
實驗3 |
5 |
二氧化錳 |
0.5 |
49 |
實驗4 |
5 |
二氧化錳 |
2.5 |
93 |
實驗5 |
5 |
氧化鐵 |
0.5 |
58 |
實驗6 |
5 |
氯化鉀 |
0.5 |
154 |
(3)可采取排水法的收集氧氣的原因是
氧氣不易溶于水
氧氣不易溶于水
,收集氣體前集氣瓶內未裝滿水,對實驗結果
沒有
沒有
(填“有”或“沒有”)影響。為了較精確測定排出水的體積,C框內應選用的裝置為
C2
C2
(填“C
1”或“C
2”)。
(4)實驗1的目的是
對照實驗
對照實驗
。
(5)表中所列三種催化劑中,催化效果最好的是
二氧化錳
二氧化錳
。
(6)二氧化錳與氯酸鉀的質量比為
1:10
1:10
時,催化效果最好。
(7)氯化鉀
有
有
(填“有”或“無”)催化作用。維持加熱條件不變,用實驗1再繼續(xù)收集50mL氧氣,所需時間明顯少于171s,原因是
生成的氯化鉀起到催化作用,加快氯酸鉀的分解
生成的氯化鉀起到催化作用,加快氯酸鉀的分解
。
(8)要比較氯酸鉀分解反應中不同催化劑的催化效果,除了測量收集50mL O
2所需時間外,還可以測量相同時間內
收集氧氣的體積
收集氧氣的體積
。
【拓展延伸】某同學誤將少量高錳酸鉀當成二氧化錳加入氯酸鉀中進行加熱制取氧氣,部分物質質量隨時間變化如圖3所示。氧氣從
t1
t1
(填“t
1”、“t
2”或“t
3”)時刻開始產(chǎn)生,c代表的物質是
氯化鉀
氯化鉀
。