Question

17．某校化學興趣小組的同學根據實驗室提供的儀器和藥品，在老師的指導下從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）甲同學從圖中選擇B、E裝置的組合制取氧氣，反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．在用膠皮管連接裝置B和E中的玻璃導管時，應先把玻璃管口用水潤濕，然后稍稍用力把玻璃管插入膠皮管．收集氣體前，應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）乙同學稱取一定質量的KMnO₄固體放入大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂．實驗結束時，乙同學發現用排水法收集到的O₂大于理論產量．針對這一現象，同學們進行了如下探究：
【提出猜想】
猜想I：反應生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想II：反應生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想III：反應生成的K₂MnO₄和MnO₂分解都放出O₂．
【實驗驗證】
同學們分成兩組，分別進行下列實驗：
第一組同學取一定質量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質量不變，則猜想Ⅰ和Ⅲ錯誤；第二組同學取K₂MnO₄在250℃條件下加熱，沒有用測定質量的方法得出了猜想II正確的結論．該組同學選擇的實驗方法是將帶火星的木條放入試管內．
【拓展延伸】
實驗發現，KClO₃固體加熱制取O₂的反應速率很慢，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的分解反應中是否作催化劑，為什么？不是；加入高錳酸鉀產生氧氣速度加快，是因為高錳酸鉀分解產生的二氧化錳對氯酸鉀的分解起催化作用，而高錳酸鉀的質量和 化學性質改變，不是反應的催化劑．
【實驗反思】通過以上實驗探究，你對“實驗室制取氧氣”還想探究的問題是高錳酸鉀分解的最低溫度．

Answer 1

分析 （1）熟悉常見儀器的名稱和用途；
（2）根據裝置B制取氧氣的反應物是固體和液體，反應條件是常溫，所以是過氧化氫制取氧氣，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，并根據橡皮管連接的方法回答；氧氣密度比空氣大，還可用向上排空氣法收集；
（3）【實驗驗證】根據實驗現象，可以判斷物質的性質；氧氣能夠供給呼吸，支持燃燒，能使帶火星的木條復燃進行分析；
【拓展延伸】根據高錳酸鉀加熱分解也會產生氧氣解答；
【實驗反思】還想探究：高錳酸鉀分解的最低溫度．．

解答 解：（1）圖中儀器a是錐形瓶；
（2）實驗室制取氧氣，B裝置是固液不加熱的發生裝置，所以所用試劑應該是過氧化氫溶液和二氧化錳，反應的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；在用橡皮管連接裝置B和E中的玻璃導管時，應先把玻璃管口潤濕，然后稍稍用力把玻璃管插入膠皮管．用排水法收集氣體前，應將集氣瓶裝滿水，蓋上玻璃片，不要留有氣泡，否則使收集的氧氣不純；因為氧氣的密度比空氣大，因此還可以采用向上排空氣法收集；
（3）【實驗驗證】在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質量不變，說明250℃時，二氧化錳不能分解，所以猜想Ⅰ和Ⅲ錯誤；氧氣能夠支持燃燒，沒有用測定質量的方法得出了猜想Ⅱ正確的結論．該組同學選擇的實驗方法是把帶火星的木條伸入試管中，木條復燃；
【拓展延伸】如果將KMnO₄固體與KClO₃固體混合加熱，則KClO₃的分解速率大大加快．但KMnO₄在KClO₃的分解反應中不是作催化劑，原因是加了高錳酸鉀之后，產生氧氣速度加快是因為高錳酸鉀分解產生的二氧化錳對氯酸鉀的分解起催化作用，高錳酸鉀的質量和化學性質改變，故不是反應的催化劑；
【實驗反思】對“實驗室制取氧氣”還想探究的問題是：高錳酸鉀分解的最低溫度；
故答案為：（1）錐形瓶；
（2）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；用水潤濕；水；玻璃片；C；
（3）【實驗驗證】Ⅰ和Ⅲ；Ⅱ；將帶火星的木條放入試管內；
【拓展延伸】不是；加入高錳酸鉀產生氧氣速度加快，是因為高錳酸鉀分解產生的二氧化錳對氯酸鉀的分解起催化作用，而高錳酸鉀的質量和 化學性質改變，不是反應的催化劑；
【實驗反思】高錳酸鉀分解的最低溫度．

點評 本題考查了制取氧氣的方法，然后以高錳酸鉀制取氧氣進行相關問題的探究，對于探究實驗的設計，一定要有明顯的現象差別才可以，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，質量變化法和生成物檢驗法，掌握氯酸鉀和高錳酸鉀的性質，理解催化劑的概念是解題的關鍵．