Question

10．實(shí)驗(yàn)室常用下列裝置制取有關(guān)氣體．

（1）用KMnO₄固體來(lái)制取O₂，應(yīng)選用圖中的A裝置（填A(yù)或B）．該發(fā)生裝置還可以做我們學(xué)過(guò)的銅綠分解實(shí)驗(yàn)，用寫出這個(gè)反應(yīng)的文字表達(dá)式銅綠$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅+二氧化碳+水．
（2）C裝置可用來(lái)測(cè)量生成的CO₂氣體的體積，其中在水面上放一層植物油的目的是防止二氧化碳溶于水，植物油上方原有的空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果沒(méi)有（填“有”或“沒(méi)有”）明顯影響．
（3）利用B\C組合裝置測(cè)得反應(yīng)生成氣體體積偏大的最主要原因是：利用該裝置測(cè)得氣體體積，實(shí)際包括反應(yīng)生成的氣體，還有滴入錐形瓶?jī)?nèi)的液體的體積，所以，所測(cè)得結(jié)果偏大．
加熱
（4）氨氣（NH₃）的密度比空氣的小，極易溶于水，實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的反應(yīng)原理是：氫氧化鈣（固）+氯化銨（固）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$氯化鈣（固）+氨氣+水．實(shí)驗(yàn)室制取氨氣，若選擇A裝置，應(yīng)該將此裝置如何改動(dòng)？排水法改為向下排空氣法
（5）實(shí)驗(yàn)室里還可采用B圖裝置，通過(guò)用MnO₂作催化劑分解過(guò)氧化氫（H₂0₂）的方法制取氧氣．寫出該反應(yīng)的文字表達(dá)式：過(guò)氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣
（6）某研究小組對(duì)用H₂O₂分解生成H₂O和O₂的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行探究．他們進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：
①往盛有5mL5%H₂O₂溶液的試管中，伸入帶火星的木條，木條不復(fù)燃．
②往盛有5mLω%H₂O₂溶液的試管中，加入a克MnO₂，伸入帶火星的木條，木條復(fù)燃．
③往盛有5mLω%H₂O₂溶液的試管中，加入a克Fe₂O₃，伸入帶火星的木條，木條復(fù)燃．
④經(jīng)檢驗(yàn)，②，③中反應(yīng)后試管中仍分別含有a克MnO₂和a克Fe₂O₃．
【問(wèn)題】（1）MnO₂和Fe₂O₃是上述反應(yīng)中的催化劑劑．
（2）實(shí)驗(yàn)②，③中的H₂O₂的濃度（ω%）以5%為宜．
研究小組還對(duì)溶液濃度、催化劑的種類等實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了探究．下表選取了部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：用足量等體積H₂O₂溶液制取相同體積O₂所需的時(shí)間

濃度  時(shí)間（min） 條件	30%H2O2溶液	15%H2O2溶液	5%H2O2溶液
a克MnO2	0.2	0.8	2.0
a克Fe2O3	7.0	9.0	16.0

【問(wèn)題】（3）從上表中能得出哪些結(jié)論？催化劑相同時(shí)過(guò)氧化氫溶液濃度越大，反應(yīng)速度越快；
（7）【提出問(wèn)題】小松同學(xué)用“雙氧水”（過(guò)氧化氫溶液）清洗傷口時(shí)，不小心將過(guò)氧化氫溶液滴到水泥板上，發(fā)現(xiàn)有大量氣泡產(chǎn)生．小松聯(lián)想到自己曾經(jīng)用二氧化錳做過(guò)氧化氫分解的催化劑，他想，水泥塊能否也可作過(guò)氧化氫分解的催化劑呢？于是他到附近建筑工地取回一些小水泥塊，并用蒸餾水浸泡，沖洗、干燥，并進(jìn)行以下探究．
【猜想】水泥塊能作過(guò)氧化氫分解的催化劑．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】

	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)一	將帶火星的木條伸入裝有過(guò)氧化氫溶液的試管中	木條不復(fù)燃	常溫下過(guò)氧化氫溶液不分解
實(shí)驗(yàn)二	在裝有過(guò)氧化氫溶液的試管中加入水泥塊，然后將帶火星的木條伸入試管中	木條復(fù)燃	水泥塊能加快雙氧水分解速率

【結(jié)論】水泥塊能加快過(guò)氧化氫的分解速率，故水泥起能作過(guò)氧化氫的催化劑．
【討論與反思】小芳認(rèn)為：僅憑上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)還不能證明水泥塊為過(guò)氧化氫分解的催化劑，她覺(jué)得需要增加一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：探究水泥塊在反應(yīng)前后質(zhì)量是否改變．
【實(shí)驗(yàn)步驟】①準(zhǔn)確稱量水泥塊的質(zhì)量；②完成實(shí)驗(yàn)二；③待反應(yīng)結(jié)束，將實(shí)驗(yàn)二試管里的物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，洗滌，干燥，稱量④對(duì)比反應(yīng)前后水泥塊的質(zhì)量．
【分析】如果水泥塊反應(yīng)前后質(zhì)量不變，則說(shuō)明水泥塊可以作為過(guò)氧化氫分解的催化劑．但小華認(rèn)為，要證明小松的猜想，小芳的補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)還是不足夠，還需要再補(bǔ)充一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：探究水泥塊的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后是否改變．

Answer 1

分析 根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)及反應(yīng)條件缺點(diǎn)發(fā)生裝置，根據(jù)氣體的收集方法確定收集裝置；根據(jù)反應(yīng)的原理寫出反應(yīng)的文字表達(dá)式；根據(jù)催化劑的特點(diǎn)、分析設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究反應(yīng)的催化劑．

解答 解：（1）用KMnO₄固體來(lái)制取O₂，屬于加熱固體制取氣體，應(yīng)選用圖中的A裝置．該發(fā)生裝置還可以做我們學(xué)過(guò)的銅綠分解實(shí)驗(yàn)，銅綠受熱分解生成了氧化銅、二氧化碳和水，反應(yīng)的文字表達(dá)式是：銅綠$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅+二氧化碳+水．
（2）C裝置可用來(lái)測(cè)量生成的CO₂氣體的體積，由于二氧化碳能溶于水，其中在水面上放一層植物油的目的是防止二氧化碳溶于水，植物油上方原有的空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果沒(méi)有明顯影響．
（3）利用B\C組合裝置測(cè)得反應(yīng)生成氣體體積偏大的最主要原因是：利用該裝置測(cè)得氣體體積，實(shí)際包括反應(yīng)生成的氣體，還有滴入錐形瓶?jī)?nèi)的液體的體積，所以，所測(cè)得結(jié)果偏大；
（4）由于氨氣（NH₃）的密度比空氣的小，極易溶于水，實(shí)驗(yàn)室制取氨氣，若選擇A裝置，應(yīng)該將此裝置中排水法改為向下排空氣法；
（5）實(shí)驗(yàn)室里還可采用B圖裝置，通過(guò)用MnO₂作催化劑分解過(guò)氧化氫（H₂0₂）的方法制取氧氣．該反應(yīng)的文字表達(dá)式：過(guò)氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣．
（6）【問(wèn)題】（1）由①②③對(duì)比可知加入二氧化錳、氧化鐵后的反應(yīng)速度明顯提高，且由④可知其質(zhì)量沒(méi)有改變，故可說(shuō)明它是這一反應(yīng)的催化劑；
（2）通過(guò)用足量等體積H₂O₂溶液制取相同體積O₂所需的時(shí)間可以看出，過(guò)氧化氫的濃度較大時(shí)，生成氧氣
的速率較快，不利于收集，濃度（ω%）以5%為宜．
（3）對(duì)比時(shí)間記錄表中不同濃度的過(guò)氧化氫放出相同體積氧氣所消耗時(shí)間，可發(fā)現(xiàn)H₂O₂濃度越大，產(chǎn)生氧氣的速度越快；對(duì)比相同濃度的過(guò)氧化氫使不同催化劑時(shí)產(chǎn)生相同體積氧氣所消耗時(shí)間，可發(fā)現(xiàn)MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好；
（6）實(shí)驗(yàn)一：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是木條不復(fù)燃，說(shuō)明了是用木條在檢驗(yàn)是否生成了氧氣，對(duì)比實(shí)驗(yàn)二的操作，可以得出實(shí)驗(yàn)一的操作；
實(shí)驗(yàn)二：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：木條復(fù)燃，說(shuō)明了氧氣的存在，更說(shuō)明加入水泥塊后過(guò)氧化氫中有有氧氣產(chǎn)生，
故填表為：

	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)一	將帶火星的木條伸入盛有過(guò)氧化氫的試管中	木條不復(fù)燃	常溫下過(guò)氧化氫溶液不分解
實(shí)驗(yàn)二	在裝有過(guò)氧化氫溶液的試管中加入水泥塊，然后將帶火星的木條伸入試管中	木條復(fù)燃	加入水泥塊能加快過(guò)氧化氫的分解速率

（5）研究是否是催化劑不但要從能夠改變反應(yīng)速率方面分析．還要從反應(yīng)前后質(zhì)量不變方面進(jìn)行分析，所以，增加一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：探究水泥塊在反應(yīng)前后質(zhì)量是否改變．
（6）水泥塊是從溶液中取出的，要得到水泥塊的質(zhì)量，就需要將水泥中的水分除去，然后用天平稱量質(zhì)量才會(huì)比較反應(yīng)前后質(zhì)量變了沒(méi)有，所以實(shí)驗(yàn)步驟為：干燥，稱重．
（7）研究催化劑，除了研究改變反應(yīng)速率，反應(yīng)前后質(zhì)量不變，還要研究反應(yīng)前后的化學(xué)性質(zhì)不變，所以，增加一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：水泥塊的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后是否改變．
故答案為：（1）A，銅綠$\stackrel{加熱}{→}$氧化銅+二氧化碳+水．
（2）防止二氧化碳溶于水，沒(méi)有．
（3）利用該裝置測(cè)得氣體體積，實(shí)際包括反應(yīng)生成的氣體，還有滴入錐形瓶?jī)?nèi)的液體的體積，所以，所測(cè)得結(jié)果偏大．
（4）排水法改為向下排空氣法．
（5）過(guò)氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣
（6）（1）催化（2）5%；（3）催化劑相同時(shí)過(guò)氧化氫溶液濃度越大，反應(yīng)速度越快；
（7）【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】見(jiàn)上表；【討論與反思】水泥塊在反應(yīng)前后質(zhì)量是否改變；【實(shí)驗(yàn)步驟】干燥，稱量；【分析】水泥塊的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后是否改變

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)主要考查了儀器的名稱、氣體的制取裝置和收集裝置的選擇，同時(shí)也考查了化學(xué)方程式的書寫，綜合性比較強(qiáng)．氣體的制取裝置的選擇與反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)的條件有關(guān)；氣體的收集裝置的選擇與氣體的密度和溶解性有關(guān)．本考點(diǎn)是中考的重要考點(diǎn)之一，主要出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．