Question

4．通過一段時間的化學學習，相信你已經掌握了實驗室制取氧氣的有關知識．請結合圖示回答問題．

（1）寫出圖中標示的儀器名稱：①酒精燈    ②集氣瓶．
（2）實驗室用氯酸鉀和二氧化錳制取氧氣：
寫出該反應的化學方程式2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，屬于分解反應（填基本反應類型）．若需要比較純凈的氧氣用作鐵絲燃燒實驗，則收集裝置最好選用F（填序號），運用以上收集裝置的原因是做此實驗時集氣瓶底部要留少量水；防止濺落物炸裂瓶底．鐵絲在氧氣中燃燒的化學方程式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；實驗現象劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體．
（4）小珍閱讀課外資料得知：用氯酸鉀制取氧氣時，除了用二氧化錳還可用氧化銅等物質作催化劑，于是她對氧化銅產生了探究興趣．
【提出問題】氧化銅是否也能作氯酸鉀分解的催化劑？它是否比二氧化錳催化效果更好？
【查閱資料】二氧化錳、氧化銅均為不溶于水的黑色粉末．
【設計實驗】小珍以生成等體積的氧氣為標準，設計了下列三組實驗：

實驗序號	氯酸鉀質量	其它物質質量	待測數據
①	1.2g	/
②	1.2g	氧化銅0.5g
③	1.2g	二氧化錳0.5g

（其它可能影響實驗的因素均忽略）．
Ⅰ、上述實驗應測量的“待測數據”是收集等量氧氣所需時間．
Ⅱ、若實驗②比實驗①的“待測數據”更�。ㄌ睢按蟆被颉靶　保�，說明氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率．
【質疑】這樣能說明氧化銅是氯酸鉀分解的催化劑嗎？
【預期結論】不能．
【設計實驗】將實驗②反應后的固體加水充分溶解、過濾、洗滌、干燥、稱量，此過程中需要用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒，第二步操作時耗時較長的原因可能是操作不規(guī)范．
若最終稱量得到0.5g黑色粉末，應再將黑色粉末放入試管中，向試管中倒入適量的氯酸鉀，混合均勻后加熱，產生使帶火星的木條復燃的氣體（簡述操作和現象）．
【結論】氧化銅能作氯酸鉀的催化劑．
【評價設計】你認為小珍設計實驗③和實驗②對比的目的是探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好．
（3）若用圖I裝置收集較為干燥的氧氣，如何驗滿？將帶火星的木條放在集氣瓶口，如果復燃，說明收集滿了．
（4）實驗室用裝置E制取氧氣，如用注射器C替換長頸漏斗，優(yōu)點是能夠控制反應速率．
（5）注射器C也可用于檢查裝置E的氣密性，步驟如下：
Ⅰ、向錐形瓶中加入少量水，使長頸漏斗插入液面以下．Ⅱ、將注射器C連接到裝置E的導管口處．Ⅲ、緩慢拉動注射器C的活塞，觀察到長頸漏斗下端形成一段水柱，表示裝置E的氣密性良好．

Answer 1

分析 （1）要熟悉各種儀器的名稱、用途和使用方法；
（2）氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下，受熱分解生成氯化鉀和氧氣；氧氣不易溶于水，密度比空氣大；若收集一瓶供鐵絲在氧氣中燃燒的實驗使用的氧氣，由于在集氣瓶的底部須加少量的水，最好用排水法收集．
Ⅰ、運用催化劑的概念和本題的實驗目的證明氧化銅能加快氯酸鉀的分解解答．
Ⅱ、如果氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率，實驗②比實驗①所用時間�。�
【設計實驗】根據實驗②反應后的固體只有氧化銅，而且預期結論是：氧化銅還能作氯酸鉀分解的催化劑，分析解答．
【評價設計】實驗③和實驗②對比的目的是探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好．
（3）根據氧氣具有助燃性，能使帶火星的木條復燃考慮本題．
（4）注射器能夠控制液體藥品的流量，從而可以控制反應速率；
（5）根據操作中壓強的有關知識分析．

解答 解：（1）圖中標示的儀器名稱：①為酒精燈； ②為集氣瓶．
（2）氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下受熱分解的化學方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；氧氣的密度比空氣大，可以用向上排空氣法收集，即用D裝置收集，氧氣不易溶于水，可以用排水法收集，即用E裝置收集．而若收集一瓶氧氣，供鐵絲在氧氣中燃燒的實驗使用，最好選用排水法收集，氣體的收集裝置最好用F，因為做此實驗時集氣瓶底部要留少量水；鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應的化學方程式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；實驗現象劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體．
Ⅰ、本題的實驗目的證明氧化銅能加快氯酸鉀的分解，所以“待測數據”是收集等量氧氣所需時間．故答案為：收集等量氧氣所需時間．
Ⅱ、如果氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率，實驗②比實驗①所用時間�。�故答案為：�。�
（3）將實驗②反應后的固體加水溶解、過濾、洗滌、干燥、稱量，第二步操作時耗時較長的原因可能是操作不規(guī)范．若最終稱量得到0.5g黑色粉末，推測實驗②反應后的固體只有氧化銅，而且正好是加入的氧化銅的量，而且預期結論是：氧化銅還能作氯酸鉀分解的催化劑，所以我們可以向試管中倒入適量的氯酸鉀，混合均勻后加熱，產生使帶火星的木條復燃的氣體，說明氧化銅有催化作用．故答案為：向試管中倒入適量的氯酸鉀，混合均勻后加熱，產生使帶火星的木條復燃的氣體．
【評價設計】實驗③和實驗②對比的目的是探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好．故答案為：探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好；
（3）氧氣具有助燃性，能支持燃燒，能使帶火星的木條復燃，所以用向上排空氣法收集氧氣驗滿方法：將帶火星的木條放在集氣瓶口，如果復燃，說明收集滿了．
（4）實驗室用裝置E制取氧氣時，如用注射器C替換長頸漏斗，優(yōu)點是能夠控制反應速率．故填：能夠控制反應速率．
（5）用注射器C檢查裝置E的氣密性時，向錐形瓶中加入少量水至浸沒長頸漏斗下端，將注射器C連接到裝置E的導管口處，緩慢推動注射器C的活塞，裝置內的壓強增大，因此觀察到長頸漏斗下端形成一段水柱．
故答案為：
（1）①酒精燈； ②集氣瓶．
（2）2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，分解反應； F； 做此實驗時集氣瓶底部要留少量水； 防止濺落物炸裂瓶底． 3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體．
Ⅰ、收集等量氧氣所需時間．Ⅱ、�。�
【設計實驗】過濾、干燥、漏斗、玻璃棒，操作不規(guī)范．向試管中倒入適量的氯酸鉀，混合均勻后加熱，產生使帶火星的木條復燃的氣體．
【評價設計】探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好．
（3）將帶火星的木條放在集氣瓶口，如果復燃，說明收集滿了．（4）能夠控制反應速率．（5）長頸漏斗下端形成一段水柱，

點評 本題考慮選擇發(fā)生裝置時，要考慮反應物的狀態(tài)、反應條件等因素；選擇收集裝置時，要考慮氣體的水溶性、密度、能否和空氣中的物質發(fā)生化學反應等因素；催化劑只是改變反應的速率，對反應的生成物及生成物的量都沒有影響，本身的質量不變．抓住催化劑的質量反應前后不變和能加快其他物質的化學反應速率這兩個性質探究．