Question

20．某興趣小組根據(jù)實驗室提供的儀器和藥品進行了氧氣的制備實驗．
（1）甲同學(xué)選用如右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Mn0₂和H₂O₂（填化學(xué)式），Mn0₂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法收集氧氣．
④實驗前，甲同學(xué)先向儀器A中加入水，然后將導(dǎo)管放人水槽中，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)．該實驗操作的目的是檢驗裝置的氣密性．
（2）乙同學(xué)稱取一定質(zhì)量KMn0₄放在大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．實驗結(jié)束時，乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)收集到的O₂大于理論產(chǎn)量，針對這一現(xiàn)象，同學(xué)們進行了如下探究：
【提出猜想】猜想l：反應(yīng)生成的MnO₂分解放出0₂；
猜想Ⅱ：反應(yīng)生成的K₂Mn0₄分解放出O₂
做出上述猜想的理由是K₂Mn0₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物．
【實驗驗證】同學(xué)們分為兩組，分別進行以下實驗：
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K₂Mn0₄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)選擇的實驗方法是檢驗是否有氧氣生成．
【拓展延伸】實驗發(fā)現(xiàn)，K₂MnO₄受熱只能部分分解，經(jīng)分析可能是生成物K₂O對其分 解產(chǎn)生影響．請設(shè)計實驗方案驗證：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，所用時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關(guān)系．
【實驗反思】通過以上實驗探究，你對“問題的發(fā)現(xiàn)與解決”有何認識？必須通過認真分析，用實驗來加以證明．

Answer 1

分析 （1）熟悉常見儀器，了解名稱；②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；③根據(jù)氧氣的密度和溶水性考慮收集方法；④實驗前要檢驗裝置的氣密性；
（2）根據(jù)反應(yīng)物、反應(yīng)條件、生成物寫出化學(xué)反應(yīng)式；
【提出猜想】有氧氣生成就要有氧元素存在；
【實驗驗證】要驗證猜想II，可以用驗證氧氣的方法來確定氧氣的有無，可以用帶火星的木條深入收集的氣體中，觀察現(xiàn)象；
【拓展延伸】使兩者形成對比，取等量的K₂MnO₄，其中一個加入K₂O，另一個不加K₂O，各自收集一瓶氧氣，看所用的時間長短來確定，是否是K₂O的影響；
【實驗反思】總結(jié)實驗的分析和解決過程，然后了解到需認真分析，并根據(jù)科學(xué)的方法去驗

解答 解：（1）圖中B是集氣瓶．
故答案為：集氣瓶；
②如圖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．
故答案為：H₂O₂、催化；
③因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．
故答案為：向上排空氣法；
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．
故答案為：檢驗裝置的氣密性；
（2）加熱高錳酸鉀制取氧氣的化學(xué)反應(yīng)式是：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
故答案為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
【提出猜想】K₂Mn0₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物，所以我們可以猜想有氧氣生成．
故答案為：K₂Mn0₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物．
【實驗驗證】①根據(jù)質(zhì)量守恒定義和冷卻后測得Mn0₂的質(zhì)量不變可知，猜想I是錯誤的，故答案為：I；
②我們可以用驗證氧氣有無的方法去判斷是否有氧氣的生成，如用帶火星的木條，深入收集的氣體中，如果木條復(fù)燃說明有氧氣生成．
故答案為：檢驗是否有氧氣生成．
【拓展延伸】我們可以用如下實驗驗證：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，所用時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關(guān)系．
故答案為：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，所用時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關(guān)系．
【實驗反思】要想發(fā)現(xiàn)問題，必須細心認真；要想解決問題，必須認真分析問題的原因所在，并用實驗去驗證，故答案為：必須通過認真分析，用實驗來加以證明．
答案：
（1）①集氣瓶；
②H₂O₂、催化；
③向上排空氣法；
④檢驗裝置的氣密性；
（2）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
【提出猜想】K₂Mn0₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物；
【實驗驗證】①I；②檢驗是否有氧氣生成；
【拓展延伸】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，所用時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關(guān)系．
【實驗反思】必須通過認真分析，用實驗來加以證明．

點評 本題考查制取氧氣的實驗以及相關(guān)問題，還有驗證猜想的實驗設(shè)計，要同學(xué)們具有綜合的化學(xué)知識才可做好此題．