Question

11．科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)是進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)．科學(xué)實(shí)驗(yàn)的正確步驟應(yīng)為：
①明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?nbsp;②收集有關(guān)資料； ③設(shè)計(jì)合理方案； ④進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)你按照以上四個(gè)步驟，完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)圖1回答問(wèn)題：

（1）在實(shí)驗(yàn)室中用過(guò)氧化氫（H₂O₂）制取氧氣．
[明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯：用過(guò)氧化氫在實(shí)驗(yàn)室里制取氧氣．
[收集有關(guān)資料]過(guò)氧化氫是一種無(wú)色液體，在二氧化錳的催化作用下，迅速分解出氧氣，其反應(yīng)的文字表達(dá)式為：過(guò)氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣．
[設(shè)計(jì)合理方案]：發(fā)生裝置選用B（填字母序號(hào)，下同），E裝置收集氣體的合適時(shí)機(jī)是導(dǎo)管口的氣泡連續(xù)均勻冒出時(shí)．A裝置中試管口略向下傾斜的目的是以防冷水倒流炸裂試管
[進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)]寫(xiě)出指定儀器的名稱(chēng)：①試管 ②集氣瓶
（2）在實(shí)驗(yàn)室中，可以用加熱KMnO₄的方法制取氧氣．
①[明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯：用高錳酸鉀在實(shí)驗(yàn)室里制取氧氣；其反應(yīng)的文字表達(dá)式為：高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣
②[設(shè)計(jì)合理方案]：發(fā)生裝置選用A．若用F裝置收集氧氣，氧氣應(yīng)從a（填“a”或“b”）端通入，用此裝置收集氧氣，你驗(yàn)證集氣瓶中是否已收集滿(mǎn)的方法是在b端放一帶火星的木條，若木條復(fù)燃證明氧氣已滿(mǎn)．
③[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析]：
小明在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中看到水槽中的水變成了紅色，可能原因是試管口沒(méi)有放棉花團(tuán)．
（3）與A裝置相比，用B裝置制O₂的優(yōu)點(diǎn)是不用加熱，能節(jié)約能源（至少寫(xiě)一點(diǎn)）．
（4）用G裝置做硫在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)，燃燒結(jié)束后取出燃燒匙，立即用玻璃片蓋住瓶口并振蕩，若將集氣瓶倒轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)玻璃片被“吸住”而不掉下來(lái)（如圖2甲），你分析其原因是SO₂與NaOH溶液反應(yīng)，導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣壓減小，外界大氣壓將玻璃片“托住”．
（5）為完成上述（4）中的實(shí)驗(yàn)，用10mL量筒量取6mL水時(shí)，讀數(shù)時(shí)量筒內(nèi)的液體凹液面最低處應(yīng)與圖2乙中a處（填“a”或“b”）刻度線(xiàn)保持水平．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件來(lái)確定制取裝置，根據(jù)氣體的性質(zhì)來(lái)確定收集方法；熟記常見(jiàn)儀器的名稱(chēng)；
（2）根據(jù)高錳酸鉀的分解原理、制取裝置和注意事項(xiàng)來(lái)分析；
（3）將A、B裝置從能源、使用簡(jiǎn)便、反應(yīng)的快慢等方面對(duì)比分析；
（4）根據(jù)集氣瓶?jī)?nèi)外的氣壓結(jié)合物理知識(shí)分析；
（5）根據(jù)量筒的讀數(shù)方法分析：平視凹液面的最低處．

解答 解：（1）過(guò)氧化氫是液體，二氧化錳是固體，反應(yīng)是在常溫下進(jìn)行的，故選擇裝置B來(lái)制�。挥门潘�法收集氧氣時(shí)，開(kāi)始排出的是裝置內(nèi)的空氣，應(yīng)等到導(dǎo)管口的氣泡連續(xù)均勻冒出時(shí)才能收集；給固體加熱時(shí)，試管口應(yīng)略向下傾斜，以防冷水倒流炸裂試管；故填：B；導(dǎo)管口的氣泡連續(xù)均勻冒出時(shí)；以防冷水倒流炸裂試管；
①是試管，②是集氣瓶；故填：試管；集氣瓶；
（2）在加熱的條件下，高錳酸鉀分解為錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，是固體加熱制取氣體，選擇裝置A來(lái)制��；氧氣的密度比空氣大，用G裝置來(lái)收集氧氣時(shí)，應(yīng)從長(zhǎng)管進(jìn)入，驗(yàn)滿(mǎn)時(shí)，在b端放一帶火星的木條，若木條復(fù)燃證明氧氣已滿(mǎn)；在試管口應(yīng)放置一棉花團(tuán)，以防高錳酸鉀顆粒進(jìn)入導(dǎo)氣管，造成水槽中的水變紅；故填：高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；A；a；在b端放一帶火星的木條，若木條復(fù)燃證明氧氣已滿(mǎn)；試管口沒(méi)有放棉花團(tuán)；
（3）與A裝置相比，用B裝置制O₂的優(yōu)點(diǎn)：不用加熱，能節(jié)約能源；加入藥品，即刻反應(yīng)，可較快獲得氧氣；通過(guò)長(zhǎng)頸漏斗可隨時(shí)添加藥品；在制取氧氣時(shí)，操作簡(jiǎn)單、安全，故答案為：不用加熱，能節(jié)約能源（合理皆可）；
（4）玻璃片被“吸住”而不掉下來(lái)，其原因是：二氧化硫與氫氧化鈉反應(yīng)，導(dǎo)致集氣瓶?jī)?nèi)的氣壓減小，外界大氣壓將玻璃片“托住”；
故答案為：SO₂與NaOH溶液反應(yīng)，導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣壓減小，外界大氣壓將玻璃片“托住”；
（5）量筒的刻度上邊大，6mL在5mL的上方，讀數(shù)時(shí)要平視凹液面的最低處，故是a處；
故答案為：a．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了常見(jiàn)氣體的制取裝置、收集方法等的選擇、裝置氣密性的檢查及氧氣的性質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，關(guān)鍵是明確發(fā)生裝置、收集方法選擇的依據(jù)及物理與化學(xué)相關(guān)的知識(shí)．