Question

4．通過(guò)一段時(shí)間的化學(xué)學(xué)習(xí)，相信你已經(jīng)掌握了實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的有關(guān)知識(shí)．請(qǐng)結(jié)合圖示回答問(wèn)題．

（1）寫(xiě)出圖中標(biāo)示的儀器名稱(chēng)：①酒精燈    ②集氣瓶．
（2）實(shí)驗(yàn)室用氯酸鉀和二氧化錳制取氧氣：
寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，屬于分解反應(yīng)（填基本反應(yīng)類(lèi)型）．若需要比較純凈的氧氣用作鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)，則收集裝置最好選用F（填序號(hào)），運(yùn)用以上收集裝置的原因是做此實(shí)驗(yàn)時(shí)集氣瓶底部要留少量水；防止濺落物炸裂瓶底．鐵絲在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)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(shí)，除了用二氧化錳還可用氧化銅等物質(zhì)作催化劑，于是她對(duì)氧化銅產(chǎn)生了探究興趣．
【提出問(wèn)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】小珍以生成等體積的氧氣為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了下列三組實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	氯酸鉀質(zhì)量	其它物質(zhì)質(zhì)量	待測(cè)數(shù)據(jù)
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(shí)驗(yàn)的因素均忽略）．
Ⅰ、上述實(shí)驗(yàn)應(yīng)測(cè)量的“待測(cè)數(shù)據(jù)”是收集等量氧氣所需時(shí)間．
Ⅱ、若實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①的“待測(cè)數(shù)據(jù)”更�。ㄌ睢按蟆被颉靶　保�，說(shuō)明氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率．
【質(zhì)疑】這樣能說(shuō)明氧化銅是氯酸鉀分解的催化劑嗎？
【預(yù)期結(jié)論】不能．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】將實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后的固體加水充分溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量，此過(guò)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(shí)耗時(shí)較長(zhǎng)的原因可能是操作不規(guī)范．
若最終稱(chēng)量得到0.5g黑色粉末，應(yīng)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(chǎn)生使帶火星的木條復(fù)燃的氣體（簡(jiǎn)述操作和現(xiàn)象）．
【結(jié)論】氧化銅能作氯酸鉀的催化劑．
【評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)】你認(rèn)為小珍設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)③和實(shí)驗(yàn)②對(duì)比的目的是探究氧化銅和二氧化錳哪一個(gè)催化效果好．
（3）若用圖I裝置收集較為干燥的氧氣，如何驗(yàn)滿？將帶火星的木條放在集氣瓶口，如果復(fù)燃，說(shuō)明收集滿了．
（4）實(shí)驗(yàn)室用裝置E制取氧氣，如用注射器C替換長(zhǎng)頸漏斗，優(yōu)點(diǎn)是能夠控制反應(yīng)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(zhǎng)頸漏斗插入液面以下．Ⅱ、將注射器C連接到裝置E的導(dǎo)管口處．Ⅲ、緩慢拉動(dòng)注射器C的活塞，觀察到長(zhǎng)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(chēng)、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(shí)驗(yàn)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(yùn)用催化劑的概念和本題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖C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(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①所用時(shí)間小．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】根據(jù)實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后的固體只有氧化銅，而且預(yù)期結(jié)論是：氧化銅還能作氯酸鉀分解的催化劑，分析解答．
【評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)】實(shí)驗(yàn)③和實(shí)驗(yàn)②對(duì)比的目的是探究氧化銅和二氧化錳哪一個(gè)催化效果好．
（3）根據(jù)氧氣具有助燃性，能使帶火星的木條復(fù)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(yīng)速率；
（5）根據(jù)操作中壓強(qiáng)的有關(guān)知識(shí)分析．

解答 解：（1）圖中標(biāo)示的儀器名稱(chēng)：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(xué)方程式為：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；氧氣的密度比空氣大，可以用向上排空氣法收集，即用D裝置收集，氧氣不易溶于水，可以用排水法收集，即用E裝置收集．而若收集一瓶氧氣，供鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)使用，最好選用排水法收集，氣體的收集裝置最好用F，因?yàn)樽龃藢?shí)驗(yàn)時(shí)集氣瓶底部要留少量水；鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體．
Ⅰ、本題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖C明氧化銅能加快氯酸鉀的分解，所以“待測(cè)數(shù)據(jù)”是收集等量氧氣所需時(shí)間．故答案為：收集等量氧氣所需時(shí)間．
Ⅱ、如果氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率，實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①所用時(shí)間�。�故答案為：小．
（3）將實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后的固體加水溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量，第二步操作時(shí)耗時(shí)較長(zhǎng)的原因可能是操作不規(guī)范．若最終稱(chēng)量得到0.5g黑色粉末，推測(cè)實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后的固體只有氧化銅，而且正好是加入的氧化銅的量，而且預(yù)期結(jié)論是：氧化銅還能作氯酸鉀分解的催化劑，所以我們可以向試管中倒入適量的氯酸鉀，混合均勻后加熱，產(chǎn)生使帶火星的木條復(fù)燃的氣體，說(shuō)明氧化銅有催化作用．故答案為：向試管中倒入適量的氯酸鉀，混合均勻后加熱，產(chǎn)生使帶火星的木條復(fù)燃的氣體．
【評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)】實(shí)驗(yàn)③和實(shí)驗(yàn)②對(duì)比的目的是探究氧化銅和二氧化錳哪一個(gè)催化效果好．故答案為：探究氧化銅和二氧化錳哪一個(gè)催化效果好；
（3）氧氣具有助燃性，能支持燃燒，能使帶火星的木條復(fù)燃，所以用向上排空氣法收集氧氣驗(yàn)滿方法：將帶火星的木條放在集氣瓶口，如果復(fù)燃，說(shuō)明收集滿了．
（4）實(shí)驗(yàn)室用裝置E制取氧氣時(shí)，如用注射器C替換長(zhǎng)頸漏斗，優(yōu)點(diǎn)是能夠控制反應(yīng)速率．故填：能夠控制反應(yīng)速率．
（5）用注射器C檢查裝置E的氣密性時(shí)，向錐形瓶中加入少量水至浸沒(méi)長(zhǎng)頸漏斗下端，將注射器C連接到裝置E的導(dǎo)管口處，緩慢推動(dòng)注射器C的活塞，裝置內(nèi)的壓強(qiáng)增大，因此觀察到長(zhǎng)頸漏斗下端形成一段水柱．
故答案為：
（1）①酒精燈； ②集氣瓶．
（2）2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，分解反應(yīng)； F； 做此實(shí)驗(yàn)時(shí)集氣瓶底部要留少量水； 防止濺落物炸裂瓶底． 3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)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(shí)間．Ⅱ、�。�
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】過(guò)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(chǎn)生使帶火星的木條復(fù)燃的氣體．
【評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)】探究氧化銅和二氧化錳哪一個(gè)催化效果好．
（3）將帶火星的木條放在集氣瓶口，如果復(fù)燃，說(shuō)明收集滿了．（4）能夠控制反應(yīng)速率．（5）長(zhǎng)頸漏斗下端形成一段水柱，

點(diǎn)評(píng) 本題考慮選擇發(fā)生裝置時(shí)，要考慮反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件等因素；選擇收集裝置時(shí)，要考慮氣體的水溶性、密度、能否和空氣中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等因素；催化劑只是改變反應(yīng)的速率，對(duì)反應(yīng)的生成物及生成物的量都沒(méi)有影響，本身的質(zhì)量不變．抓住催化劑的質(zhì)量反應(yīng)前后不變和能加快其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率這兩個(gè)性質(zhì)探究．