Question

15．某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的儀器和藥品，在老師的指導(dǎo)下從如圖中選擇裝置進(jìn)行了氧氣的制備實(shí)驗(yàn)．

（1）寫出儀器名稱：a試管，b集氣瓶；
（2）因?yàn)檠鯕獠灰兹苡谒�，故可以采用E裝置收集（填字母序號，下同）；因?yàn)檠鯕獾拿芏缺瓤諝獯�，故可以選用C裝置收集；
（3）實(shí)驗(yàn)室要用二氧化錳與過氧化氫制取氧氣，選擇的發(fā)生裝置是B，若要收集一瓶較純凈的氧氣，選擇的收集裝置是E，該反應(yīng)的文字表達(dá)式為過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣；
（4）實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣可選用的發(fā)生裝置是A，為了防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管，該裝置還必須作出的一項(xiàng)改正是在試管口放一團(tuán)棉花，該反應(yīng)的文字表達(dá)式為高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
（5）該實(shí)驗(yàn)中有很多注意事項(xiàng)，如試管口要略向下傾斜；加熱之前要先預(yù)熱…請你另外寫一條注意事項(xiàng)：用酒精燈的外焰加熱；
（6）李明同學(xué)稱取一定質(zhì)量的KMnO₄固體放入大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，李明同學(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分解都放出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，冷卻后測得MnO₂的質(zhì)量不變，則猜想I錯(cuò)誤．
第二組同學(xué)取K₂MnO₄在250℃條件下加熱，用排水法收集到了氧氣，則猜想II正確．
【拓展延伸】實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，KClO₃固體加熱制取O₂的反應(yīng)速率很慢．但如果將KMnO₄固體與KClO₃固體混合加熱，則KClO₃的分解速率大大加快．請說明KMnO₄在KClO₃的分解反應(yīng)中是否作催化劑，為什么？高錳酸鉀不是催化劑．因?yàn)楦咤i酸鉀在反應(yīng)后的質(zhì)量和性質(zhì)發(fā)生了變化．

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)氧氣不易溶于水，可以采用排水法收集，因?yàn)檠鯕獾拿芏缺瓤諝獯�，可以選用向上排空氣法收集進(jìn)行分析；
（3）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)條件是加熱，排水法收集的氧氣純凈，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣的反應(yīng)物是固體，反應(yīng)條件是加熱，為了防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管，需要在試管口放一團(tuán)棉花，高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的注意事項(xiàng)進(jìn)行分析；
（6）根據(jù)催化劑的性質(zhì)及氧氣的性質(zhì)分析回答．

解答 解：（1）通過分析題中所指儀器的作用可知，a是試管，b是集氣瓶；
（2）氧氣不易溶于水，可以采用排水法收集，故選：E，因?yàn)檠鯕獾拿芏缺瓤諝獯螅�可以選用向上排空氣法收集，故選：C；
（3）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)條件是加熱，所以選擇的發(fā)生裝置是B，排水法收集的氧氣純凈，所以要收集一瓶較純凈的氧氣，選擇的收集裝置是E，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣，文字表達(dá)式為：過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣；
（4）實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣的反應(yīng)物是固體，反應(yīng)條件是加熱，所以可選用的發(fā)生裝置是A，為了防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管，需要在試管口放一團(tuán)棉花，高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，文字表達(dá)式為：高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
（5）該實(shí)驗(yàn)中有很多注意事項(xiàng)，如試管口要略向下傾斜；加熱之前要先預(yù)熱…另外寫一條注意事項(xiàng)：用酒精燈外焰加熱；
（6）第一組同學(xué)加熱二氧化錳一段時(shí)間，由二氧化錳的質(zhì)量不變可知，反應(yīng)生成的二氧化錳不能分解放出氧氣，所以猜想I錯(cuò)誤；
由于氧氣有助燃性，所以該組同學(xué)選擇的實(shí)驗(yàn)方法是：將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條復(fù)燃，證明猜想Ⅱ正確；
【拓展延伸】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，則氯酸鉀分解速率大大加快． 高錳酸鉀不是催化劑．因?yàn)楦咤i酸鉀在反應(yīng)后的質(zhì)量和性質(zhì)發(fā)生了變化．
故答案為：（1）試管，集氣瓶；
（2）E，C；
（3）B，E，過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣；
（4）A，在試管口放一團(tuán)棉花，文字表達(dá)式為：高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
（5）用酒精燈外焰加熱；
（6）I；
Ⅱ；
【拓展延伸】高錳酸鉀不是催化劑，因?yàn)楦咤i酸鉀在反應(yīng)后的質(zhì)量和性質(zhì)發(fā)生了變化．

點(diǎn)評 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．