Question

某校研究小组对氯酸钾热分解进行以下探究。

[探究一]第一小组通过氧气传感器进行探究，绘制出氧气浓度随温度的变化如图所示。

查阅资料：KClO₃的熔点约为356°C，MnO₂的分解温度约为535°C，用酒精灯给物质加热，受热物质的温度一般约为400°C左右，从图中可知，KClO₃分解温度_____(填“>”、“=”或“<”)其熔点。在KCIO₃分解前，传感器得到氧气浓度降低的可能原因是____。

[探究二]第二小组发现：氯酸钾与氧化铜混合加热，也能较快产生氧气。于是，按下表进行实验探究，并测定分解温度。

实验编号	实验用品	分解温度
①	3.0g氯酸钾	580
②	3.0g氯酸钾和1.0g二氧化锰	350
③	xg氯酸钾和1.0g氧化铜	370

(1)实验3中x的值应为_____；由对比实验____(填标号)，证明氧化铜也会加快氯酸钾的分解，但催化效果更好的物质是_____。

(2)在探究“氧化铜用量与一定质量氯酸钾分解速率关系”时，得出有关实验数据如下:

氧化铜与氯酸钾的质量比	1/40	1/20	1/10	1/5	1/3	1/2	2/3	1/1	2/1
生成1L氧气所需的时间(s)	124	79	50	54	75	93	106	153	240

分析数据：氧化铜与氯酸钾的质量比为____时，反应速率最快。因此，在化学反应中催化剂的用量_____ (填“是”或“不是”)越多越好。

[探究三]第三小组利用氯酸钾和二氧化锰制取氧气时，发现生成的气体略带颜色，并有刺激性气味。

提出问题：生成的气体中除了氧气外还含有什么物质?

查阅资料：①常温下，氯气是黄绿色、二氧化氯是黄色，都有强烈刺激性气味的气体；

②二氧化氯具有强氧化性，可与硫酸锰溶液反应生成不溶于水的二氧化锰，而氯气不能。

提出假设：

假设1：含有氯气；假设2：含有二氧化氯。

设计实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
____	_____	假设2正确

Answer

> 试管内气压增大，排出一部分空气，而此时氯酸钾还没有分解生成氧气 3.0 ①③ 二氧化锰 1∶10 不是 将生成的气体通人一定量的硫酸锰溶液中 溶液出现黑色浑浊

【解析】

[探究一]

根据图中的数据可知氯酸钾的分解温度大约是380°C，氯酸钾的熔点是356°C，故KClO3分解温度>其熔点；由于加热后实验装置内的空气受热膨胀，会逸出，而此时温度并未达到氯酸钾的分解温度，氯酸钾并未开始产生氧气，导致装置内的氧气浓度降低；

[探究二]

（1）通过实验①氯酸钾的分解温度和实验③氧化铜催化下分解温度的对比可知，氧化铜的存在大大降低了分解温度，加快氯酸钾的分解；要证明不同催化剂对催化效果的影响，就要运用控制变量法进行对比实验的设计，取等量的氯酸钾和等量的不同催化剂，比较氯酸钾的分解温度，故x的数值为3.0，此时二氧化锰催化下氯酸钾的分解温度低于氧化铜催化下分解温度，说明二氧化锰的催化效果更好；

（2）通过表中数据可知，当氧化铜与氯酸钾的质量比为1∶10时，生成1L氧气的时间最短，反应速率最快，再增加氧化铜质量并不会使反应的时间越来越短。因此，在化学反应中催化剂的用量不是越多越好。

[探究三]

根据资料可知，颜色和气味无法鉴别氯气和二氧化氯，因此，寻找两种气体化学性质的不同点，是要将气体通人硫酸锰溶液中，二氧化氯会使二价锰变成四价锰，根据实验现象生成黑色的物质来判定，而氯气不具备这种性质，故将生成的气体通入一定量的硫酸锰溶液中，看到溶液出现黑色浑浊，就能证明假设2正确。