Question

12．如圖1，①-⑥是初中階段產(chǎn)生氧氣的六條途徑．

Ⅰ、A為純凈物，常溫下為液態(tài)，寫出途徑①的化學(xué)方程式2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑
Ⅱ、工業(yè)上可通過途徑②來生產(chǎn)大量氧氣，途徑②是物理變化過程．（填“物理變化”或“化學(xué)變化”）
Ⅲ、自然界可通過途徑③來提供氧氣，途徑③是光合作用．
Ⅳ、④⑤⑥是實驗室制取氧氣的途徑．其中D、E為固體純凈物，F(xiàn)為液體．
D通過途徑④反應(yīng)生成的一種生成物可作為途徑⑤、⑥反應(yīng)的催化劑．
（1）途徑⑥反應(yīng)的化學(xué)方程式是2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，利用該反應(yīng)選擇的發(fā)生和收集裝置是bc或bd（填標(biāo)號），儀器f是長頸漏斗，它的優(yōu)點為可以隨時添加液體藥品．
（2）林同學(xué)稱取一定質(zhì)量高錳酸鉀，將溫度控制在250℃加熱制O₂，該方法符合途徑④（填①-⑥的數(shù)字）．  反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
實驗結(jié)束時，林同學(xué)發(fā)現(xiàn)在用高錳酸鉀制取氧氣的實驗中，收集到的O₂大于理論產(chǎn)量，針對這一現(xiàn)象，同學(xué)們在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行了如下探究：
【提出猜想】依據(jù)質(zhì)量守恒定律，他們做出如下猜想：
猜想Ⅰ：反應(yīng)生成的MnO₂分解放出O₂
猜想Ⅱ：反應(yīng)生成的K₂Mn0₄分解放出O₂
【實驗驗證】同學(xué)們分為兩組，分別進(jìn)行以下實驗：
①第一組同學(xué)取一定質(zhì)量的Mn0₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得Mn0₂的質(zhì)量不變．則猜想Ⅰ錯誤．
②第二組同學(xué)取一定質(zhì)量的K₂Mn0₄在250℃條件下加熱，固體質(zhì)量減輕（填“減輕”或“增重”），得出了猜想Ⅱ正確的結(jié)論．
【拓展延伸】實驗發(fā)現(xiàn)，K₂MnO₄受熱只能部分分解，經(jīng)分析可能是K₂MnO₄分解的生成物K₂O對其分解產(chǎn)生影響．為驗證此結(jié)論，設(shè)計如下實驗方案：
①分別取K₂MnO₄固體于兩支試管中，一支試管中加入K₂O，一支試管中不加K₂O．
②加熱，用相同規(guī)格的集氣瓶，用排水法分別收集一瓶氣體．
③比較所用的時間長短，以確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關(guān)系．
該過程中還必須控制相同的變量是錳酸鉀固體的質(zhì)量和加熱的溫度．

Answer 1

分析 Ⅰ、根據(jù)A為純凈物，常溫下為液態(tài)，可知A是水，電解水得到氫氣和氧氣寫出反應(yīng)的方程式；  
Ⅱ、根據(jù)工業(yè)制取氧氣的方法是分離液態(tài)空氣法分析變化；
Ⅲ、根據(jù)自然界中植物的光合作用可以產(chǎn)生氧氣回答；
Ⅳ、根據(jù)④⑤⑥是實驗室制取氧氣的途徑．其中D、E為固體純凈物，F(xiàn)為液體，D通過途徑④反應(yīng)生成的一種生成物可作為途徑⑤、⑥反應(yīng)的催化劑，因此可知D是高錳酸鉀，則E是氯酸鉀，F(xiàn)是過氧化氫溶液，結(jié)合反應(yīng)原理及發(fā)生裝置、收集方法選擇的依據(jù)進(jìn)行回答；
【實驗驗證】①根據(jù)現(xiàn)象得出結(jié)論；②根據(jù)結(jié)論分析現(xiàn)象；
【拓展延伸】根據(jù)控制變量法的思想分析變量及不變的量．

解答 解：Ⅰ、A為純凈物，常溫下為液態(tài)，可知A是水，電解水得到氫氣和氧氣，故反應(yīng)的方程式為：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；  
Ⅱ、工業(yè)制取氧氣的方法是分離液態(tài)空氣法，是利用各成分的沸點不同進(jìn)行分離，因此屬于物理變化；故填：物理變化；
Ⅲ、自然界中植物的光合作用可以產(chǎn)生氧氣，故填：光合作用；
Ⅳ、④⑤⑥是實驗室制取氧氣的途徑．其中D、E為固體純凈物，F(xiàn)為液體，D通過途徑④反應(yīng)生成的一種生成物可作為途徑⑤、⑥反應(yīng)的催化劑，因此可知D是高錳酸鉀，則E是氯酸鉀，F(xiàn)是過氧化氫溶液，因此：
（1）途徑⑥是過氧化氫溶液在二氧化錳的作用下分解產(chǎn)生水和氧氣，反應(yīng)的方程式為：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 反應(yīng)物是固體和液體混合在常溫下反應(yīng)，因此發(fā)生裝置為b，氧氣不易溶于水，密度比空氣大，因此采用向上排空氣法或排水法收集，因此組合為bc或bd；儀器f是長頸漏斗，可以隨時添加液體藥品；
故答案為：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； bc或bd； 長頸漏斗； 可以隨時添加液體藥品；
（2）D是高錳酸鉀，通過途徑④完成，高錳酸鉀加熱產(chǎn)生錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應(yīng)的方程式為：2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；   
故答案為：④；  2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；   
【實驗驗證】①第一組同學(xué)取一定質(zhì)量的Mn0₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得Mn0₂的質(zhì)量不變，說明二氧化錳不能分解產(chǎn)生氧氣，因此猜想
Ⅰ錯誤；
②猜想Ⅱ結(jié)論正確，說明錳酸鉀能夠分解產(chǎn)生氧氣，因此質(zhì)量會減輕；
故答案為：①Ⅰ；②減輕；
【拓展延伸】為了保證實驗的客觀性收集相同體積的氧氣，需要控制錳酸鉀固體的質(zhì)量和加熱的溫度，故答案為：錳酸鉀固體的質(zhì)量和加熱的溫度．

點評 本題是綜合性較強(qiáng)的一道關(guān)于氧氣的制取題，難度不大，依據(jù)相關(guān)的信息結(jié)合已有的知識進(jìn)行分析，正確寫出反應(yīng)的方程式等解題的關(guān)鍵．