Question

15．某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)根據(jù)實驗室提供的儀器和藥品，在老師的指導(dǎo)下從下圖中選擇裝置進行了氧氣的制備實驗．

（1）寫出儀器a的名稱：錐形瓶．
（2）甲同學(xué)從圖中選擇B、E裝置的組合制取氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．在用膠皮管連接裝置B和E中的玻璃導(dǎo)管時，應(yīng)先把玻璃管口潤濕，然后稍稍用力把玻璃管插入膠皮管．收集氣體前，應(yīng)將集氣瓶裝滿水并蓋上玻璃片．收集氧氣還可選用的裝置是C．
（3）乙同學(xué)稱取一定質(zhì)量的KMnO₄固體放入大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂．實驗結(jié)束時，乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)用排水法收集到的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Ⅰ：反應(yīng)生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反應(yīng)生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想Ⅲ：反應(yīng)生成的K₂MnO₄和MnO₂分解都放出O₂．
[實驗驗證]同學(xué)們分成兩組，分別進行下列實驗：
第一組同學(xué)取一定質(zhì)量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質(zhì)量不變，則猜想Ⅰ錯誤；第二組同學(xué)取K₂MnO₄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)選擇的實驗方法是用帶火星的木條放到試管口．
[拓展延伸]實驗發(fā)現(xiàn)，KClO₃固體加熱制取O₂的反應(yīng)速率很慢，但如果將KMnO₄固體與KClO₃固體混合加熱，則KClO₃的分解速率大大加快．請說明KMnO₄在KClO₃的分解反應(yīng)中是否作催化劑，為什么？
否，高錳酸鉀在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)均發(fā)生了改變．
[實驗反思]通過以上實驗探究，你對“實驗室制取氧氣”還想探究的問題是哪種方法制得的氧氣更純凈．

Answer 1

分析 （1）熟悉常見儀器，了解名稱；
（2）根據(jù)反應(yīng)裝置的特點確定制取氣體的藥品，并寫出反應(yīng)的方程式；根據(jù)橡皮管連接的方法回答；根據(jù)氧氣的密度和溶解性考慮收集方法及注意的事項；
（3）【實驗驗證】根據(jù)二氧化錳的質(zhì)量不變，得出結(jié)論；
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檢驗，觀察現(xiàn)象；
【拓展延伸】根據(jù)高錳酸鉀及氯酸鉀反應(yīng)的特點及催化劑分析回答；
【實驗反思】提出與制取有關(guān)的問題即可．

解答 解：（1）圖中儀器a是錐形瓶．故答案為：錐形瓶；
（2）實驗室制取氧氣，B裝置是固液不加熱的發(fā)生裝置，所以所用試劑應(yīng)該是過氧化氫溶液和二氧化錳，反應(yīng)的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；在用橡皮管連接裝置B和E中的玻璃導(dǎo)管時，應(yīng)先把玻璃管口潤濕，然后稍稍用力把玻璃管插入膠皮管．用排水法收集氣體前，應(yīng)將集氣瓶裝滿水，蓋上玻璃片，不要留有氣泡，否則使收集的氧氣不純；因為氧氣的密度比空氣大，因此還可以采用向上排空氣法收集；
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；潤濕；水；玻璃片；C；
（3）[實驗驗證]取一定質(zhì)量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質(zhì)量不變，說明不是二氧化錳產(chǎn)生的氧氣，故猜想Ⅰ錯誤；驗證氧氣的產(chǎn)生還可以用帶火星的木條伸進試管內(nèi)，看是否復(fù)燃；
故答案為：Ⅰ；將帶火星的木條放入試管內(nèi)；
[拓展延伸]加了高錳酸鉀之后，產(chǎn)生氧氣速度加快是因為高錳酸鉀分解也會產(chǎn)生氧氣，同時產(chǎn)生的二氧化錳對氯酸鉀的分解起催化作用．
故答案為：高錳酸鉀不是催化劑，加了高錳酸鉀之后，產(chǎn)生氧氣速度加快是因為高錳酸鉀分解也會產(chǎn)生氧氣，同時產(chǎn)生的二氧化錳對氯酸鉀的分解起催化作用；
[實驗反思]通過高錳酸鉀控制在250℃即可分解，而氯酸鉀需要較高的溫度，可以提出氯酸鉀分解的最佳溫度是多少？為什么二者分解的溫度不同，哪種方法制得的氧氣更純凈等；
答案：
（1）錐形瓶；
（2）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 潤濕；水；玻璃片； C
（3）[實驗驗證]Ⅰ；用帶火星的木條放到試管口；
[拓展延伸]否，高錳酸鉀在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)均發(fā)生了改變
[實驗反思]哪種方法制得的氧氣更純凈．

點評 本題考查了兩種制取氧氣的方法，然后以高錳酸鉀制取氧氣進行相關(guān)問題的探究，對于探究實驗的設(shè)計，一定要有明顯的現(xiàn)象差別才可以，所以在錳酸鉀和二氧化錳是否會生成氧氣探究中，就有兩個方案可以參考，質(zhì)量變化法和生成物檢驗法，掌握氯酸鉀和高錳酸鉀的性質(zhì)，理解催化劑的概念是解題的關(guān)鍵．