Question

5．某興趣小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的儀器和藥品進(jìn)行了氧氣的制備實(shí)驗(yàn)．
（1）甲同學(xué)選用如圖所示的裝置制取氧氣．
①寫出儀器B的名稱：集氣瓶．
②甲同學(xué)應(yīng)選取的試劑是二氧化錳和H₂O₂（填化學(xué)式），二氧化錳固體在該反應(yīng)中起催化作用．
③除用排水法外，甲同學(xué)還可選擇向上排空氣法收集氧氣．
④實(shí)驗(yàn)前，甲同學(xué)先向儀器A中加入水，然后將導(dǎo)管放入水槽中，并打開儀器A的活塞，觀察導(dǎo)管口是否有連續(xù)的氣泡出現(xiàn)．該實(shí)驗(yàn)操作的目的是檢驗(yàn)裝置的氣密性
（2）乙同學(xué)稱取一定質(zhì)量的高錳酸鉀放在大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂．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．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)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)生成的二氧化錳分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反應(yīng)生成的錳酸鉀分解放出O₂．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】同學(xué)們分為兩組，分別進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：
①第一組同學(xué)取一定質(zhì)量的二氧化錳，在250℃條件下加熱一段時(shí)間，冷卻后測得二氧化錳的質(zhì)量不變．則猜想I錯(cuò)誤．
②第二組同學(xué)取錳酸鉀在250℃條件下加熱，沒有用測定質(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)，錳酸鉀受熱只能部分 分解，經(jīng)分析可能是生成物氧化鉀對(duì)其分解產(chǎn)生影響．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證：取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀．用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規(guī)格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時(shí)間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關(guān)系．
[實(shí)驗(yàn)反思]通過以上實(shí)驗(yàn)探究，你對(duì)“問題的發(fā)現(xiàn)與解決”有何認(rèn)識(shí)：必須通過認(rèn)真分析，用實(shí)驗(yàn)來加以證明．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)實(shí)驗(yàn)室才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)裝置特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)室制氧氣的原理進(jìn)行判斷；根據(jù)二氧化錳在反應(yīng)中的表現(xiàn)了解作用；
③根據(jù)氧氣的密度和溶水性考慮收集方法；
④實(shí)驗(yàn)前要檢查裝置的氣密性；
（2）根據(jù)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；
①根據(jù)題中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解答；
②根據(jù)質(zhì)量守恒定律，進(jìn)行分析；
【拓展延伸】根據(jù)驗(yàn)證K₂MnO₄受熱只能部分分解，可能是生成物氧化鉀（K₂O）對(duì)其分解產(chǎn)生影響，可以設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀，用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規(guī)格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時(shí)間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關(guān)系進(jìn)行分析；
【實(shí)驗(yàn)反思】總結(jié)實(shí)驗(yàn)的分析和解決過程，然后了解到需認(rèn)真分析，并根據(jù)科學(xué)的方法去驗(yàn)證．

解答 解：（1）①圖中B是集氣瓶；
②該裝置適合固液不加熱反應(yīng)，我們可以用過氧化氫溶液和固體二氧化錳反應(yīng)制取氧氣，其中二氧化錳在反應(yīng)前后性質(zhì)和質(zhì)量都不發(fā)生變化，所以二氧化錳起催化作用；
③氧氣的密度大于空氣的密度，不易溶于水，所以除用排水法收集外，還可以用向上排空氣法收集；
④這種做法可以使裝置內(nèi)外形成壓力差，看裝置是否漏氣；
（2）高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣，文字表達(dá)式為：高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
探究二中，做出上述猜想的理由是：MnO₂和錳酸鉀（K₂MnO₄）兩種物質(zhì)中都含有氧元素；①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是錯(cuò)誤的；
證明猜想Ⅱ正確的方法是：取錳酸鉀在250℃條件下加熱，用一根帶火星的木條伸入試管中，木條復(fù)燃，證明放出了氧氣，因此猜想Ⅱ正確；
【拓展延伸】要想驗(yàn)證K₂MnO₄受熱只能部分分解，可能是生成物氧化鉀（K₂O）對(duì)其分解產(chǎn)生影響，可以設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀，用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規(guī)格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時(shí)間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關(guān)系；
【實(shí)驗(yàn)反思】通過以上實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)“問題的發(fā)現(xiàn)與解決”的認(rèn)識(shí)是：必須通過認(rèn)真分析，用實(shí)驗(yàn)來加以證明．
故答案為：（1）①集氣瓶；
②H₂O₂、催化；
③向上排空氣；
④檢驗(yàn)裝置的氣密性；
（2）高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
I，把帶火星的木條伸入試管，帶火星的木條復(fù)燃；
【拓展延伸】取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀．用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規(guī)格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時(shí)間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關(guān)系；
【實(shí)驗(yàn)反思】必須通過認(rèn)真分析，用實(shí)驗(yàn)來加以證明．

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．