Question

9．實驗室制取氣體常常用到下列裝置，根據給出的裝置回答下列問題：

（1）寫出標號儀器的名稱：①錐形瓶，②長頸漏斗；
（2）若該實驗選擇裝置A來制取氧氣，請寫出該反應的符號表達式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）若選擇高錳酸鉀制取O₂，該反應的符號表達式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，若該瓶氧氣用于鐵絲的燃燒實驗，最好選用的裝置組合為CD，該套裝置有一處不足的地方，請你指出并加以改進：試管口要塞一團棉花，寫出鐵絲在氧氣中燃燒反應的符號表達式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄，用圖G裝置來收集氧氣：氣體應從a （填“a”或“b”）端通入，若瓶中裝滿水，氣體從b端通入廣口瓶；
（4）實驗室在常溫下用塊狀的電石與水反應制取不溶于水的乙炔氣體，該反應必須嚴格控制加水的速度，以免劇烈反應放熱發生裝置炸裂，則圖中最適合制取乙炔氣體的發生裝置是B，收集裝置是D；
（5）小雨閱讀課外資料得知：雙氧水分解除了用二氧化錳還可用氧化銅等物質作催化劑，于是他對氧化銅作催化劑進行了探究．
【提出問題】氧化銅是否也能作氯酸鉀分解的催化劑？它是否比二氧化錳催化劑效果更好？
【設計實驗】小雨以生成等體積的氧氣為標準，設計了下列三組實驗（其它可能影響實驗的因素均忽略）．

實驗序號	KClO3質量	其他物質質量	待測數據
①	1.2g	無
②	1.2g	CuO   0.5g
③	1.2g	MnO2   0.5g

（1）上述實驗你設計的“待測數據”是收集等量氧氣所需時間；若實驗②比實驗①的“待測數據”更    （填“大”或“小”），說明氧化銅能加快氯化鉀的分解速率；
（2）將實驗②反應后的固體加水溶解、過濾、洗滌、干燥、稱量，若得到0.5g黑色粉末，再將黑色粉末放入試管中，向其中倒入適量雙氧水，觀察到大量氣泡產生，說明氧化銅還能作氯酸鉀的催化劑；
（3）你認為小雨設計實驗③和實驗②對比的目的是探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好．

Answer 1

分析 （1）根據常用儀器的名稱進行分析；  
（2）根據通常情況下，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下，分解生成水和氧氣進行分析；
（3）根據高錳酸鉀受熱時能夠分解生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣寫出反應的符號表達式即可；根據鐵絲在O₂中燃燒時的注意事項進行分析；根據用KMnO₄制取氧氣時的注意事項進行分析；根據鐵和氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵進行分析；根據氧氣的密度比空氣的大、氧氣密度比水小考慮氧氣的進氣口即可；
（4）根據制取氣體的藥品的狀態來選擇合適的發生裝置，根據氣體的物理性質來選擇合適的收集裝置；
（5）①運用催化劑的概念和本題的實驗目的證明氧化銅能加快氯酸鉀的分解解答；如果氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率，實驗②比實驗①所用時間小．
②根據黑色粉末放入試管中，向其中倒入適量雙氧水，觀察到大量氣泡產生，說明氧化銅還能作氯酸鉀的催化劑，分析解答．
③實驗③和實驗②對比的目的是探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好．

解答 解：（1）圖中指定儀器的名稱：①是錐形瓶，②是長頸漏斗．
故填：錐形瓶；長頸漏斗．
（2）裝置A常用于過氧化氫分解制取氧氣，通常情況下，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下，分解生成水和氧氣，該反應的符號表達式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
故填：：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）高錳酸鉀受熱時能夠分解生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應的符號表達式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂；實驗室用KMnO₄制取O₂時需要加熱，可選用的發生裝置是C裝置；鐵絲在O₂中燃燒時，為防止生成物熔化濺落下來使瓶底炸裂，集氣瓶的底部應放少量的水，用于鐵絲燃燒實驗的氧氣最好選擇圖中的D收集；加熱高錳酸鉀時，試管口要放一團棉花，是為了防止高錳酸鉀粉末進入導管；鐵和氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵，反應的符號表達式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；因氧氣的密度比空氣的大，用排空氣法收集氧氣時，氣體應從裝置的長管a端進入聚集在集氣瓶的下方，把空氣從短管排出；若瓶中裝滿水，因為氧氣密度比水小，氣體從b端通入廣口瓶；
故填：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；CD；試管口要塞一團棉花；3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；a；b；
（4）實驗室在常溫下用塊狀電石與水反應制取不易溶于水的乙炔氣體時不需要加熱，可以用B裝置作為發生裝置，因為B裝置中的注射器可以控制液體藥品的流量，從而可以控制反應速率；因為乙炔不易溶于水，可以用排水法收集，即用D裝置收集，因為乙炔的密度比空氣小，可以用向下排空氣法收集，即用F裝置收集，利用排水法收集的乙炔比較純凈；
故填：B；D；
（5）①本題的實驗目的證明氧化銅能加快氯酸鉀的分解，所以“待測數據”是收集等量氧氣所需時間．如果氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率，實驗②比實驗①所用時間小；
故答案為：收集等量氧氣所需時間；小；
②實驗②反應后的固體只有氧化銅，而且正好是加入的氧化銅的量，我們可以向試管中倒入適量的雙氧水，觀察到大量氣泡．說明氧化銅還能作氯酸鉀的催化劑；
故填：氧化銅還能作氯酸鉀的催化劑；
③實驗③和實驗②對比的目的是探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好．
故填：探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好．

點評 本考點主要考查了儀器的名稱、氣體的制取裝置和收集裝置的選擇，同時也考查了化學方程式的書寫，綜合性比較強．氣體的制取裝置的選擇與反應物的狀態和反應的條件有關；氣體的收集裝置的選擇與氣體的密度和溶解性有關．