Question

15．現(xiàn)有下列裝置，回答問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)室用KMnO₄制取O₂，反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式為KMnO₄$\stackrel{△}{→}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂，發(fā)生裝置選A，若用C裝置收集O₂并長(zhǎng)時(shí)間保存，方法是收集時(shí)，集氣瓶底部留有水，并將集氣瓶倒置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上．
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，某小組同學(xué)將棉花團(tuán)投入水槽中，發(fā)現(xiàn)溶液為墨綠色，搖晃水槽，又變成紫紅色，可能是生成了MnO₄^-（填化學(xué)式）的緣故．
（3）為進(jìn)一步研究KMnO₄制氧時(shí)的失重率，某小組查閱了如下資料，回答：
【資料卡片】：
1、反應(yīng)中固體失重率為O₂與KMnO₄質(zhì)量比；
2、研究表明，KMnO₄受熱分解時(shí)，主要發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：
a、KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+K₂Mn₄O₈+O₂↑（失重率約為13.5%）
b、KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KMnO₂+O₂↑（失重率約為20.3%）
①取8.0gKMnO₄，加熱使之完全分解，生成O₂的質(zhì)量可能為C
A．0.81g       B．1.08g       C．1.42g       D．1.63g
②在43.9℃～377.9℃范圍中，KMnO₄的失重率為18.0%，結(jié)合資料分析，在43.9℃～377.9℃范圍中，KMnO₄分解反應(yīng)主要以b（填“a”或“b”）為主．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)高錳酸鉀在加熱下分解為錳酸鉀、二氧化錳和氧氣寫(xiě)出反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式即可；高錳酸鉀制取氧氣，需要加熱，屬于固體加熱型，故選發(fā)生裝置A；
（2）根據(jù)MnO₄^-顯紅色分析；
（3）①據(jù)所給信息：KMnO₄受熱分解時(shí)，會(huì)發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)，可據(jù)方程式分別計(jì)算出若發(fā)生單一反應(yīng)生成氧氣的質(zhì)量，因?yàn)閮蓚�(gè)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，所以生成氧氣的質(zhì)量應(yīng)在二者之間；
②根據(jù)KMnO₄在43.9℃～377.9℃范圍中的失重率（O₂與KMnO₄質(zhì)量比）為18.0%，結(jié)合以上方程式計(jì)算失重率，推測(cè)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)．

解答 解：（1）高錳酸鉀制取氧氣，需要加熱，屬于固體加熱型，故選發(fā)生裝置D，高錳酸鉀生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應(yīng)的符合表達(dá)式是：KMnO₄$\stackrel{△}{→}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂；若用C裝置收集O₂并長(zhǎng)時(shí)間保存，方法是收集時(shí)，集氣瓶底部留有水，并將集氣瓶倒置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上；
（2）水槽中的水變成紫紅色，是由高錳酸根離子造成的；
（3）①若發(fā)生的是a反應(yīng)，設(shè)8.0gKMnO₄，加熱使之完全分解，生成O₂的質(zhì)量為x
6KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂MnO₄+K₂Mn₄O₈+4O₂↑
6×158                    4×32                   
8.0g                       x
$\frac{6×158}{8.0g}$=$\frac{4×32}{x}$
x=1.08g     
若發(fā)生的是b反應(yīng)，設(shè)8.0gKMnO₄，加熱使之完全分解，生成O₂的質(zhì)量為y
  KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KMnO₂+O₂↑
  158            32
  8.0g           y
$\frac{158}{8.0g}$=$\frac{32}{y}$
 y=1.62g
因?yàn)镵MnO₄受熱分解，會(huì)發(fā)生以上兩個(gè)反應(yīng)，所以生成氧氣的質(zhì)量介于1.08g和1.62g之間，故C選項(xiàng)正確；
②由題意可知：KMnO₄在43.9℃～377.9℃范圍中的失重率（O₂與KMnO₄質(zhì)量比）為18.0%，據(jù)方程式可知：在a反應(yīng)中失重率為：$\frac{4×32}{6×158}$≈0.135，b反應(yīng)中失重率為：$\frac{32}{158}$≈0.201，可以發(fā)現(xiàn)，此時(shí)的失重率為18.0%，與b的失重率較為接近，故在43.9℃～377.9℃范圍中，KMnO₄分解反應(yīng)主要以b為主；
故答案為：（1）KMnO₄$\stackrel{△}{→}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂；A；收集時(shí)，集氣瓶底部留有水，并將集氣瓶倒置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上；（2）MnO₄^-；（3）①C；②b．

點(diǎn)評(píng) 據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置，據(jù)氣體的密度和溶解性選擇收集裝置；用改裝后的裝置收集氣體時(shí)如果用排空氣法收集時(shí)，密度比空氣“大”的氣體要從“長(zhǎng)”的進(jìn)，密度比空氣“小”的氣體要從“短”的進(jìn)，用排水法時(shí)，氣體要從“短”的進(jìn)．