Question

3．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．甲同學(xué)應(yīng)選取的試劑是MnO₂和H₂O₂（填化學(xué)符號(hào)），MnO₂固體在該反應(yīng)中起催化作用，該反應(yīng)的文字表達(dá)式為過(guò)氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣．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)裝置氣密性．
（2）乙同學(xué)稱取一定質(zhì)量KMnO₄放在大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，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MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反應(yīng)生成的KMnO₄分解放出O₂．
做出上述猜想的理由是K₂MnO₄和MnO₂中都含有氧元素．
【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MnO₂，在250℃條件下加熱一段時(shí)間，冷卻后測(cè)得MnO₂的質(zhì)量不變．則猜想I錯(cuò)誤．
②第二組同學(xué)取KMnO₄在250℃條件下加熱，沒(méi)有用測(cè)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)方法是將帶火星的木條伸入試管，若木條復(fù)燃，則猜想Ⅱ正確．
【拓展延伸】實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，KMnO₄受熱只能部分分解，經(jīng)分析可能是生成物K₂O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，用排水法分別收集一瓶氣體．通過(guò)比較收集一瓶氧氣所用的時(shí)間，來(lái)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(guò)以上實(shí)驗(yàn)探究，你對(duì)“問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)與解決”有何認(rèn)識(shí)？必須通過(guò)認(rèn)真分析，用實(shí)驗(yàn)來(lái)加以證明．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)裝置和所提供藥品，確定另一種藥品；根據(jù)二氧化錳在反應(yīng)中的表現(xiàn)了解作用；
根據(jù)過(guò)氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣，制取氣體之前需要檢驗(yàn)裝置氣密性進(jìn)行分析；
（2）【提出猜想】據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：有氧氣生成反應(yīng)物就要有氧元素存在；
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】①冷卻后測(cè)得MnO₂的質(zhì)量不變，說(shuō)明加熱二氧化錳不能生成氧氣；
②要驗(yàn)證猜想II，可以用帶火星的木條驗(yàn)證是否有氧氣生成的方法來(lái)確定；
【拓展延伸】可做一對(duì)比實(shí)驗(yàn)，取等量的K₂MnO₄，其中一個(gè)加入K₂O，另一個(gè)不加K₂O，各自收集一瓶氧氣，看所用的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)確定，是否是K₂O的影響；
【實(shí)驗(yàn)反思】總結(jié)實(shí)驗(yàn)的分析和解決過(guò)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）如圖裝置適合固液不加熱反應(yīng)，我們可以用過(guò)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；過(guò)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(guò)氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣，制取氣體之前需要檢驗(yàn)裝置氣密性；
（2）【提出猜想】K₂Mn0₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物，故可以猜想二者加熱有氧氣生成．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】①根據(jù)質(zhì)量守恒定義和冷卻后測(cè)得Mn0₂的質(zhì)量不變可知，猜想I是錯(cuò)誤的；
②我們可以用驗(yàn)證是否有氧氣生成的方法去判斷錳酸鉀是否分解生成氧氣，可用帶火星的木條，伸入加熱的試管中，如果木條復(fù)燃說(shuō)明錳酸鉀可分解生成氧氣；【拓展延伸】我們可以用如下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：取等量的固體于兩支試管中，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，用排水法收集氣體，收集一瓶氧氣，所用時(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】要想發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必須細(xì)心認(rèn)真；要想解決問(wèn)題，必須認(rèn)真分析問(wèn)題的原因所在，并用實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證；
故答案為：（1）H₂O₂，催化，過(guò)氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣，檢驗(yàn)裝置氣密性；
（2）【提出猜想】K₂Mn0₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物；
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】①Ⅰ；
②將帶火星的木條伸入試管內(nèi)，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，用排水法分別收集一瓶氣體．通過(guò)比較收集一瓶氧氣所用的時(shí)間，來(lái)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(guò)認(rèn)真分析，用實(shí)驗(yàn)來(lái)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．