Question

某班级的探究小组同学在学习了催化剂的知识后，上网查阅，获得以下信息： (1)氯酸钾氯化钾+氧气

(2)碳+氧化铜铜+二氧化碳

(3)黑色氧化铜不溶于水，氯化钾、氯酸钾易溶于水

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中，在其中一份中加入精确称量的n g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，将原来混有氧化铜的反应后的混合物加水溶解，小心过滤，得出滤出物，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，将反应后产生的气体通入澄清石灰水中，并观察实验现象。

（1）以上实验步骤，有一步不够严密，请你指出是哪一步？_________。

（2）要达到实验目的，除改进不严密的实验步骤外，还必须增加一个实验步骤，这个实验步骤是_________________________。

（3）实验⑤的目的是什么？为达到此目的，我们还可如何操作？

Answer

（1）第①步  （2）精确称量滤出物的质量（3）将③步得到的氧化铜加入氯酸钾中，重复②的操作。

【解析】这是一道研究化学原理知识的探究题，重在考查对某化学原理——氯酸钾分解反应中催化剂作用的理论认识，以及通过较规范的实验探讨此认识的能力。

首先，要有对催化剂概念确切的把握。能够改变其他物质反应的速率，而本身的质量和化学性质在反应前后不发生改变，这样的物质叫做催化剂。催化剂的基本特点有两条：一是改变其他物质化学反应速率；二是反应前后本身的质量和化学性质不改变。以实验探讨氯酸钾分解反应中氧化铜能否起催化作用，要求实验设计必须包含以下内容：比较相同温度等条件下，纯净氯酸钾和相同质量的混有氧化铜粉末的氯酸钾反应速率是否相同，要通过放出氧气的快慢（如冒气泡的速率），从现象上加以确证。要对反应前和反应后的氧化铜的质量分别进行称量，以确定其质量是否改变；要对反应后的氧化铜的化学性质（如能否与碳反应）进行实验，从现象上加以确证。

对照所给的实验方案，发现步骤①任取两份氯酸钾，做对比实验时，该方法不够严密；此方案的最大问题是没有称量反应前后氧化铜的质量，无法证明反应前后氧化铜质量不改变，从而无法全面、准确地认识氧化铜在氯酸钾分解反应中起催化作用。实验第⑤步做碳还原氧化铜的实验并观察黑色粉末变为亮红色，以及澄清石灰水变浑浊的现象，旨在证明氧化铜仍有在高温下与碳发生反应的性质。即化学反应前后，氧化铜的化学性质未改变。我们可以将过滤干燥过的氧化铜放入另一份质量相同的氯酸钾中，重复②的操作，证明氧化铜的化学性质在反应前后不变的事实。