Question

1．在實驗室里常采用氯酸鉀和二氧化錳混合的方法制取氧氣．回答下列問題：

（1）反應的化學方程式為2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，此反應屬于分解反應
（2）用圖1所給儀器可以組裝出多套氧氣的發生裝置和收集裝置．請你組裝一套氧氣的發生裝置和收集裝置，寫出所選擇的儀器編號．①③⑤⑦（合理均可）
（3）用你組裝的裝置收集氧氣，如何知道氧氣已收集滿？將帶火星的木條放于集氣瓶口，若木條復燃則滿．
氧氣的收集方法也可有：排水法
（4）張明同學認為在實驗室用高錳酸鉀制取氧氣大致可分為以下幾個步驟：①點燃酒精燈，加熱試管；②檢查裝置的氣密性；③將高錳酸鉀裝入試管，塞上帶導管的單孔塞，固定在鐵架臺上；④用排水法收集氧氣；⑤將導管從水中取出；⑥熄滅酒精燈．其正確的操作順序是②③①④⑤⑥；在實驗過程中發現水槽中的水變成紫紅色，原因是試管口未放棉花．其有關化學反應式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑
（5）圖2有多種功能，如收集氣體、洗滌氣體、貯存氣體等．回答下列問題：
①收集氣體從a端進入集氣瓶，該氣體必須具有的性質是密度比空氣小．
②收集氣體從b端進入集氣瓶，該氣體必須具有的性質是密度比空氣大．
③裝置中預先盛滿水，將水排出貯氣，氣體從a端進入．
④用水將瓶中貯有的氣體排出使用，水從b端進入．

Answer 1

分析 （1）據反應原理書寫方程式，據反應特點分析反應類型；
（2）實驗室可用過氧化氫分解制取氧氣，不需加熱，可用①③⑤⑦組裝一套簡潔的制取氧氣的發生和收集裝置；
（3）氧氣的密度比空氣大，用①③⑤⑦組裝的裝置是用向上排空氣法收集，因此可將帶火星的木條放于集氣瓶口，觀察木條是否復燃進行驗滿；氧氣不易溶于水，所以還可用排水法收集；
（4）高錳酸鉀制取氧氣的步驟可簡記為‘查裝定點收移熄’，據此排序；實驗過程中發現水槽中的水變成紫紅色，是因為試管口未放棉花，導致高錳酸鉀粉末進入水槽，并據反應原理書寫反應式；
（5）收集方法的選擇是根據：密度比空氣大用向上排空氣法收集，密度比空氣小用向下排空氣法收集；排水集氣法收集氣體時，要收集的氣體應從導管通入，長管便于排水，若用水將瓶中氣體排出，則從長管進水．

解答 解：（1）氯酸鉀在加熱、二氧化錳做催化劑的條件下生成氯化鉀和氧氣，反應的方程式是：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，該反應由一種物質生成兩種物質，符合‘一變多’特征，屬于分解反應；
（2）實驗室可用過氧化氫分解制取氧氣，不需加熱，可用①③⑤⑦組裝一套簡潔的制取氧氣的發生和收集裝置；
（3）氧氣的密度比空氣大，用①③⑤⑦組裝的裝置是用向上排空氣法收集，因此可將帶火星的木條放于集氣瓶口，觀察木條是否復燃進行驗滿；氧氣不易溶于水，所以還可用排水法收集；
（4）高錳酸鉀制取氧氣的步驟可簡記為‘查裝定點收移熄’，所以正確的順序應該是：查氣密性--裝藥品、固定--加熱--收集--取出導管--熄滅酒精燈；實驗過程中發現水槽中的水變成紫紅色，是因為試管口未放棉花，導致高錳酸鉀粉末進入水槽，高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，化學反應式是：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（5）①收集氣體從a端進入集氣瓶，實際上是向下排空氣法收集氣體；說明該氣體的密度一定小于空氣的密度；
②收集氣體從b端進入集氣瓶，實際上是向上排空氣法收集氣體；說明該氣體的密度一定大于空氣的密度；
③裝置中預先盛滿水，將水排出貯氣，實際上是排水法收集氣體；氣體從a端進入后，使瓶內壓強增大，從而將其中的水排出瓶外，瓶內便收集到了所需氣體；如果氣體從b端進入的話，由于氣體的密度比水的小，氣體就會通過水經a端排出瓶外，從而收集不到所需氣體；
④用水將瓶中貯有的氣體排出使用，水從b端進入．因為水的密度比氣體的大，水從b端進入瓶內后，瓶內的氣體就會被排出瓶外使用了；
故答案為：
（1）2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；分解；
（2）①③⑤⑦（合理均可）；
（3）將帶火星的木條放于集氣瓶口，若木條復燃則滿；排水法；
（4）②③①④⑤⑥；試管口未放棉花；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（5）①密度比空氣小；②密度比空氣大；③a；④b．

點評 本題綜合考查了學生的基本實驗能力，涉及儀器的用途、反應表達式的書寫、裝置選擇、實驗基本操作等知識，只有綜合理解化學知識才能夠正確的解答．