Question

某班級探究小組的同學在學習了催化劑知識后，他們想研究氧化銅能否在氯酸鉀的受熱分解反應中起催化劑的作用，設計了以下的對比實驗和后續操作：

①任取兩份氯酸鉀，分別放入兩支相同的試管，在其中一份中加入經準確稱量的n克氧化銅粉末．
②將兩份氯酸鉀同時在相同條件下正確加熱，將放出的氣體通入水中，觀察放出氣體的快慢．
③停止加熱、冷卻，將原先混有氧化銅的反應后的混合物加水溶解，小心過濾，得濾出物，洗滌并干燥．
④觀察濾出物的狀態和顏色．
⑤將濾出物和炭粉混合，在密閉容器中高溫加熱，將反應產生的氣體通入澄清的石灰水中，并觀察現象．
（1）以上實驗步驟，有一步不夠嚴密，請問是哪一步？______．
（2）要達到實驗目的，除改進不夠嚴密的實驗步驟外，還必須增加一個實驗步驟，這個實驗步驟是______．
（3）若用另一個實驗裝置和操作替換實驗⑤，也可達到實驗目的，請把右上圖中的儀器連接成一個符合實驗目的實驗裝置，這個實驗裝置的接口連接順序是______接______，______接______，______接______（氣流的方向從左往右）．

Answer 1

解：（1）做對比實驗只能控制一個變量，即有無催化劑，其它因素應都相同；故步驟①不夠嚴密，絕不能“任取兩份氯酸鉀”，而應“取兩份等質量的氯酸鉀”；
（2）因為催化劑的化學性質和質量都保持不變，而步驟⑤只檢驗了氧化銅的性質是否改變，所以要達到實驗目的，還必須在步驟④后加一步，即精確稱量濾出物的質量；
（3）用H₂代替炭粉來還原氧化銅的順序：鋅與硫酸制取氫氣→濃硫酸干燥氣體→濾出物主要為氧化銅，氫氣還原氧化銅→無水硫酸銅驗證水分；故這個實驗裝置的接口連接順序是a接f； g接d （或e）； e（或d）接b（或c）．
故答為：（1）第①步；（2）精確稱量濾出物的質量；（3）a接f； g接d （或e）； e（或d）接b（或c）．
分析：（1）做對比實驗只能控制變量唯一，即有無催化劑，其它因素應都應相同．據此，步驟①不夠嚴密，絕不能“任取兩份氯酸鉀”，而應“取兩份等質量的氯酸鉀”；
（2）根據催化劑的概念，反應后催化劑的性質和質量都保持不變，而步驟⑤只檢驗了氧化銅的性質是否改變，所以要達到實驗目的，還必須在步驟④后加一步，即精確稱量濾出物的質量；
（3）用H₂代替炭粉來還原氧化銅的順序：鋅與硫酸制取氫氣→濃硫酸干燥氣體→濾出物主要為氧化銅，氫氣還原氧化銅→無水硫酸銅驗證水分．
點評：了解二氧化錳在此反應中是催化劑的作用，掌握其特點：“一變二不變”；了解儀器的裝配或連接；掌握實驗室制取氧氣的反應原理．