Question

【題目】某化學(xué)興趣小組同學(xué)在回收廢舊電池的同時(shí)，開展了如下的實(shí)驗(yàn)探究。

[查閱資料]廢舊干電池填料的主要成分為二氧化錳、炭粉、氯化銨和氯化鋅等，其中氯化銨、氯化鋅可溶于水。興趣小組同學(xué)將廢舊干電池卸下的鋅筒、碳棒沖洗干凈備用。

實(shí)驗(yàn)一:檢驗(yàn)廢干電池筒內(nèi)黑色固體中的存在。興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)

（1）操作②中玻璃棒的作用是________。

（2）操作③灼燒黑色濾渣時(shí)，會產(chǎn)生一種氣體能使澄清石灰水變渾濁;操作④試管中產(chǎn)生的氣體能使帶火星木條復(fù)燃，寫出試管中發(fā)生的化學(xué)方程式_______。

（3）由此得出結(jié)論:濾渣中除含有MnO2外，還含有黑色粉末______。

實(shí)驗(yàn)二:探究處理干凈的二氧化錳在氯酸鉀分解反應(yīng)中的分解作用。

（1）寫出甲所指的儀器名稱______組裝A裝置時(shí)，固定試管應(yīng)在放置酒精燈之_____(填 “前”或者“后”)進(jìn)行。

（2）欲用氯酸鉀制取比較純凈的氧氣，則應(yīng)選擇的組合是_____若用該裝置收集的氧氣也不純，原因可能是.______現(xiàn)改用高錳酸鉀制取氧氣，則發(fā)生裝置需要改進(jìn)之處是._______寫出其化學(xué)方程式______。

（3）選用F裝置采用“排空氣法”收集并驗(yàn)滿氧氣，請?jiān)趫D中將導(dǎo)管補(bǔ)畫完整。_____

（4）課后查閱資料后，小組利用如圖1所示裝置對氯酸鉀制取氧氣進(jìn)行了深入的研究學(xué)習(xí)。

[資料]①氯酸鉀的熔點(diǎn)約為356℃，二氧化錳的分解溫度約為535℃.用酒精燈給物質(zhì)加熱，受熱物質(zhì)的溫度一般約為400℃左右；

②不同配比是指氯酸鉀和二氧化錳混合物中，氯酸鉀和二氧化錳的質(zhì)量比;

③氯酸鉀分解時(shí)，傳感器測得氧氣濃度隨溫度的變化示意圖(圖2)及不同配比時(shí)氧氣濃度隨溫度的變化示意圖(圖3)如下:

請回答問題:

①分析圖2，氯酸鉀熔點(diǎn)______(填“高于”、“等于”或“低于")共分解溫度。

②分析圖2,在氯酸鉀分解前，傳感器測得氧氣濃度降低的可能原因______。

③分析圖3，氯酸鉀分解溫度隨物質(zhì)配比變化的規(guī)律是_____。

實(shí)驗(yàn)三:利用產(chǎn)生的氧氣做完“鐵在氧氣里燃燒’的實(shí)驗(yàn)后，小組同學(xué)對掉落下來的黑色熔融物成分產(chǎn)生了好奇。查閱資料得知:自然界中鐵的氧化物主要是Fe2O3和Fe3O4兩種(Fe2O3為暗紅色，FeO極易氧化)。小組同學(xué)將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)濺落下來的黑色物質(zhì)中還有鐵。但鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是Fe2O3呢?

[查閱資料]①Fe2O3和Fe3O4的分解溫度見下表:②Fe2O3高溫分解成Fe3O4

	Fe3O4	Fe2O3	鐵
分解溫度/℃	1538	1400	-
熔點(diǎn)/℃	-	-	1535

[討論和交流]根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可推知鐵在氧氣里燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫應(yīng)在____之間。

[拓展延伸]①Fe2O3高溫時(shí)會分解成Fe3O4和一種氣體， 請寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式_____。

②有些超市的食品密封包裝盒的透明蓋內(nèi)放有黑色的氧化亞鐵粉末，若粉末的顏色_____，就說明包裝盒破損進(jìn)氣，這樣售貨員就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理.

Answer 1

【答案】引流 炭粉 集氣瓶 后 AD 未待氣泡連續(xù)均勻冒出就開始收集(或收集前集氣瓶內(nèi)未裝滿水) 試管口塞一團(tuán)棉花 低于 溫度升高，空氣逸出，同時(shí)氯酸鉀沒有分解產(chǎn)生氧氣 物質(zhì)配比越大，氯酸鉀分解溫度越高 1535~1538℃ 由黑色變?yōu)榘导t色

【解析】

實(shí)驗(yàn)一（1）過濾裝置中玻璃棒的作用是引流。

（2）過氧化氫在二氧化錳做催化劑的條件下反應(yīng)生成水和氧氣，反應(yīng)的方程式為：。

（3）C裝置中的黑色粉末加熱后能生成使澄清石灰水變渾濁的氣體，說明有二氧化碳生成，故濾渣中除含有MnO2外，還含有黑色粉末是碳。

實(shí)驗(yàn)二（1）甲所指的儀器名稱是集氣瓶。組織儀器的順序是由下到上，由左到右，故填后。

（2）氯酸鉀制取氧氣屬于固固加熱型裝置，故發(fā)生裝置選A，利用排水法收集的氧氣較純，故組合裝置為AD.用排水法收集氧氣時(shí)，如沒有等到氣泡連續(xù)均勻冒出就開始收集，則收集到的氣體不純。高錳酸鉀分解速率較快，易將高錳酸鉀粉末帶入導(dǎo)管，故要在試管口放一團(tuán)棉花。高錳酸鉀在加熱的條件下反應(yīng)生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應(yīng)的方程式為：。

（3）將多功能裝置F用作向上排空氣法收集氧氣時(shí)，氧氣由長管通入，短管流出，故裝置圖為。

（4）①由圖可知，氯酸鉀熔點(diǎn)_低于共分解溫度。②在氯酸鉀分解前，傳感器測得氧氣濃度降低的可能原因是溫度升高，空氣逸出，同時(shí)氯酸鉀沒有分解產(chǎn)生氧氣，氧氣濃度降低。③由圖可知，物質(zhì)配比越大，氯酸鉀分解溫度越高。

實(shí)驗(yàn)三: [討論和交流]根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，鐵需要在熔化狀態(tài)下發(fā)生反應(yīng)，所以溫度應(yīng)該高于1535，其次是要防止四氧化三鐵的分解，故溫度應(yīng)該低于1538℃，故溫度范圍為1535~1538℃。

[拓展延伸]①根據(jù)質(zhì)量守恒定律，Fe2O3高溫時(shí)會分解成Fe3O4和一種氣體，該氣體只能是氧氣，故反應(yīng)的方程式為：。

②氧化亞鐵極易被氧化，故如果漏氣，則氧化亞鐵與氧氣反應(yīng)生成氧化鐵，固體的顏色由黑色變?yōu)榘导t色。