Question

13．今天又是實驗開放日，李老師給同學們準備了以下實驗裝置：
（1）填出圖中有①②③的儀器的名稱．①鐵架臺 ②水槽 ③試管
（2）制備任何氣體之前，必須先檢查發生裝置的氣密性．
（3）①用過氧化氫溶液和二氧化錳的混合物制氧氣：該反應的化學符號表達為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，選擇的發生裝置是B（填序號）．
②如用如圖2所示裝置代替此發生裝置，其優點是可控制反應速率．在這個反應中二氧化錳起的作用是催化作用，如果此實驗中所用二氧化錳的量偏多，取用等質量的同種雙氧水制取氧氣時，所制得的氧氣質量不變（填“增多”、“減少”或“不變”）．
（4）①加熱高錳酸鉀制氧氣：其化學符號表達式為2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；選擇的發生裝置是A（填序號）；因為氧氣不易溶于水，收集氧氣的裝置為D（填序號）；根據你選擇的發生裝置和收集裝置，實驗完畢時操作順序是先將導管從水槽中移出，然后停止加熱．
②實驗完畢時，如發現水槽中的水變成紅色，其原因可能是發生裝置中缺少棉花．在（3）、（4）兩種方法制氧氣的途徑中，（3）（填“（3）”、“（4）”）能體現綠色化學的要求，其理由是：反應不需要加熱，可以節約熱能，生成物是水，不污染環境．

Answer 1

分析 （1）據常用儀器回答；
（2）從防止氣體泄漏考慮；
（3）熟記實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳反應制取氧氣的化學反應式；根據反應物的狀態和反應條件選擇發生裝置；從注射器可控制液體的滴加考慮此裝置制取氧氣的優點；二氧化錳的量多少不影響生成氧氣的多少；
（4）熟記實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的化學反應式；根據反應物的狀態和反應條件選擇發生裝置；考慮題干中的：氧氣不易溶于水，選擇收集方法；并據高錳酸鉀制取氧氣時的注意事項和反應原理分析解答．

解答 解：（1）標號儀器分別是鐵架臺、水槽和試管；
（2）如果制備氣體的裝置漏氣，一個是會使氣體跑掉，造成浪費，另外如果制取的氣體是有毒氣體，漏了會造成中毒，所以制備任何氣體前，一定要檢查裝置的氣密性；
（3）①過氧化氫溶液制取氧氣的符號表達式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；此反應是固液不加熱反應，裝置B適用于固液不加熱反應，所以可用B作為發生裝置；
②圖2所示裝置中的注射器可以控制液體的滴加速度，所以可控制反應速率；此反應中的二氧化錳在反應前后性質和質量都不發生改變，而且它的多少也不會影響氧氣生成的多少，起催化作用；
（4）①用高錳酸鉀制取氧氣的符號表達式是：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；此反應是固體的加熱反應，A裝置適用于固體的加熱反應，所以可選用A作為發生裝置；因為氧氣不易溶于水，可用裝置E收集氧氣；實驗結束時，為防止水倒流入試管，引起試管的炸裂，要先從水槽中移出導管，再熄滅酒精燈；
②此實驗中容易忽略試管口要放一團棉花，否則，高錳酸鉀進入導管，并進而進入水槽，使水槽內的水呈紫紅色；
在（3）（4）兩種方法制氧氣的途徑中，（3）中制取氧氣的反應，不需要加熱，可以節約熱能，生成物是水，不污染環境，屬于綠色化學；
故答案為：（1）鐵架臺；水槽；試管；
（2）氣密性；
（3）①2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；B；②可控制反應速率；催化作用；不變；
（4）①2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；A；E；將導管從水槽中移出；停止加熱；
②棉花；（3）；反應不需要加熱，可以節約熱能，生成物是水，不污染環境；

點評 實驗室常用高錳酸鉀或過氧化氫溶液制取氧氣，因為反應物的狀態和反應條件不同，所用裝置也不同，同學們一定不能混淆這兩種制取氧氣的方法，可用對比記憶的方法區分，并掌握制取氧氣的反應原理、注意事項等知識，是解答此類試題的關鍵．