Question

5．某班級(jí)的幾個(gè)興趣小組用圖1中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)常見的實(shí)驗(yàn)裝置探究氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法
（1）請(qǐng)寫出有標(biāo)號(hào)儀器的名稱：①酒精燈；②集氣瓶．
（2）甲小組用過氧化氫溶液和二氧化錳反應(yīng)制取較純凈的氧氣，發(fā)生裝置和收集裝置是BD，其化學(xué)方程式是．收集氧氣也可用F裝置，氣體應(yīng)從　　（填“a”或“b”）端管口通入．
（3）乙小組用氯酸鉀和二氧化錳混合物制取氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式是2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，二氧化錳在其中起催化作用，化學(xué)反應(yīng)前后，二氧化錳的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變．
為了測(cè)定一定質(zhì)量的氯酸鉀產(chǎn)生氧氣的量，乙小組還進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)研究：
【實(shí)驗(yàn)過程】：稱取一定質(zhì)量的氯酸鉀和二氧化錳混合物16.0g，放入大試管中加熱至質(zhì)量不再變化為止，稱得固體質(zhì)量為11.2g．
【數(shù)據(jù)處理】：①根據(jù)質(zhì)量守恒定律，計(jì)算得到氧氣的質(zhì)量為4.8 g．
②列式計(jì)算混合物中氯酸鉀的質(zhì)量．

【反思應(yīng)用】圖2中圖象能正確表示上述實(shí)驗(yàn)過程的是D．
（4）丙小組用高錳酸鉀制取氧氣，他們稱取一定質(zhì)量的高錳酸鉀固體放入A裝置中，指出A裝置的不足之處是試管口沒有放一團(tuán)棉花，將裝置改進(jìn)后，將溫度控制在250℃加熱制取O₂．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)用排水法收集到的O₂大于理論產(chǎn)量．針對(duì)這一現(xiàn)象，同學(xué)們進(jìn)行了如下探究：
【提出猜想】
猜想Ⅰ：反應(yīng)生成的MnO₂分解放出O₂；猜想Ⅱ：反應(yīng)生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想Ⅲ：反應(yīng)生成的K₂MnO₄和MnO₂分解放出O₂．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】：同學(xué)們分成兩組，分別進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：第一組同學(xué)取一定質(zhì)量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時(shí)間，冷卻后測(cè)得MnO₂的質(zhì)量不變，則猜想Ⅰ和III錯(cuò)誤；第二組同學(xué)取K₂MnO₄在250℃條件下加熱，沒有用測(cè)定質(zhì)量的方法得出了猜想Ⅱ正確的結(jié)論．該組同學(xué)選擇的實(shí)驗(yàn)方法是把帶火星的木條伸入試管，帶火星的木條復(fù)燃．
【拓展延伸】：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用氯酸鉀固體加熱制取氧氣的反應(yīng)速率很慢，但如果將高錳酸鉀固體與氯酸鉀固體混合加熱，則氯酸鉀的分解速率大大加快，請(qǐng)說明高錳酸鉀在氯酸鉀的分解反應(yīng)中是否作催化劑，為什么？不是，加了高錳酸鉀之后，產(chǎn)生氧氣速度加快是因?yàn)楦咤i酸鉀分解也會(huì)產(chǎn)生氧氣，同時(shí)產(chǎn)生的二氧化錳對(duì)氯酸鉀的分解起催化作用．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室用過氧化氫制取氧氣的反應(yīng)物是固體和液體，反應(yīng)條件是常溫，排水法收集的氧氣純凈，氧氣密度比空氣大進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下分解生成氯化鉀和氧氣，二氧化錳是該反應(yīng)的催化劑，以及催化劑的定義進(jìn)行分析；
【數(shù)據(jù)處理】：①根據(jù)質(zhì)量守恒定律計(jì)算生成氧氣的質(zhì)量；
②根據(jù)氧氣的質(zhì)量和化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算；
【反思應(yīng)用】根據(jù)反應(yīng)過程中各物質(zhì)的變化進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣時(shí)，需要在試管口放一團(tuán)棉花進(jìn)行分析；
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以判斷物質(zhì)的性質(zhì)；氧氣能夠供給呼吸，支持燃燒，能使帶火星的木條復(fù)燃；
【拓展延伸】根據(jù)高錳酸鉀加熱分解也會(huì)產(chǎn)生氧氣解答．

解答 解：（1）通過分析題中所指儀器的作用可知，①是酒精燈，②是集氣瓶；
（2）實(shí)驗(yàn)室用過氧化氫制取氧氣的反應(yīng)物是固體和液體，反應(yīng)條件是常溫，排水法收集的氧氣純凈，所以發(fā)生裝置和收集裝置是BD，氧氣密度比空氣大，所以收集氧氣也可用F裝置，氣體應(yīng)從a端管口通入；
（3）氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下分解生成氯化鉀和氧氣，化學(xué)方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，二氧化錳是該反應(yīng)的催化劑，起催化作用，化學(xué)反應(yīng)前后，二氧化錳的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；
【數(shù)據(jù)處理】：①由質(zhì)量守恒定律可知，生成氧氣的質(zhì)量為：16g-11.2g=4.8g；
②設(shè)參加反應(yīng)的氯酸鉀的質(zhì)量為x
2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑
  245                        96
    x                         4.8g
$\frac{245}{x}$=$\frac{96}{4.8g}$
 x=12.25g；
【反思應(yīng)用】A、反應(yīng)過程中，二氧化錳的質(zhì)量不會(huì)改變，故A錯(cuò)誤；
B、氯酸鉀質(zhì)量應(yīng)該減小到零，故B錯(cuò)誤；
C、氯化鉀的質(zhì)量從零開始逐漸增大，然后不變，故C錯(cuò)誤；
D、氯酸鉀分解生成氯化鉀和氧氣，固體質(zhì)量減小，所以二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增大，然后不變，故D正確
故選：D；
（4）實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣時(shí)，需要在試管口放一團(tuán)棉花，所以A裝置的不足之處是試管口沒有放一團(tuán)棉花；
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】在250℃條件下加熱一段時(shí)間，冷卻后測(cè)得MnO₂的質(zhì)量不變，說明250℃時(shí)，二氧化錳不能分解，所以猜想Ⅰ和Ⅲ錯(cuò)誤；氧氣能夠支持燃燒，沒有用測(cè)定質(zhì)量的方法得出了猜想Ⅱ正確的結(jié)論．該組同學(xué)選擇的實(shí)驗(yàn)方法是把帶火星的木條伸入試管中，木條復(fù)燃；
【拓展延伸】如果將KMnO₄固體與KClO₃固體混合加熱，則KClO₃的分解速率大大加快．KMnO₄在KClO₃的分解反應(yīng)中不是作催化劑，原因是加了高錳酸鉀之后，產(chǎn)生氧氣速度加快是因?yàn)楦咤i酸鉀分解也會(huì)產(chǎn)生氧氣，同時(shí)產(chǎn)生的二氧化錳對(duì)氯酸鉀的分解起催化作用．
給答案為：（1）酒精燈，集氣瓶；
（2）BD，a；
（3）2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，催化，質(zhì)量，化學(xué)性質(zhì)；
【數(shù)據(jù)處理】：①4.8g；
②12.25g；
【反思應(yīng)用】D；
（4）試管口沒有放一團(tuán)棉花；
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】Ⅰ和Ⅲ；把帶火星的木條伸入試管中，木條復(fù)燃；
【拓展延伸】不是   加了高錳酸鉀之后，產(chǎn)生氧氣的速度加快是因?yàn)楦咤i酸鉀分解也會(huì)產(chǎn)生氧氣，同時(shí)產(chǎn)生的二氧化錳對(duì)氯酸鉀的分解起催化作用

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查常見氣體的發(fā)生裝置與收集裝置的探究，發(fā)生裝置依據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇，收集裝置依據(jù)氣體的密度和溶解性選擇．