Question

2．某化學興趣小組在用高錳酸鉀制取氧氣的實驗后，在清洗試管時發現試管內形成深綠色液體，同時試管內壁還有用水洗刷不掉的黑色固體．于是同學們對此展開探究．
問題一：黑色固體是什么？
【查閱資料】高錳酸鉀能溶于水形成紫紅色溶液．
【交流討論】同學們根據實驗現象及對高錳酸鉀受熱分解產物的了解，推斷該黑色固體可能是二氧化錳，其分子式為MnO₂．
【實驗驗證1】向未洗凈的試管中加入某種液體，產生能使帶火星的小木條復燃的氣體，證明上述判斷正確．加入的液體是雙氧水．
問題二：用什么試劑洗掉MnO₂？
【交流討論】MnO₂與CaCO₃、Mg（OH）₂、Fe₂0₃、P₂O₅、Cu中的某一種物質組成最相近，理由
是二氧化錳和氧化鐵都屬于氧化物．這種物質能與稀鹽酸反應，觀察到的現象應為固體逐漸溶解，溶液由無色變為黃色，由此推測MnO₂也能與稀鹽酸反應．
【實驗驗證2】向未洗凈的試管中加入稀鹽酸，黑色固體沒有變化．實驗說明同一類物質的化學性質不一定相同．
【查閱資料】同學們查閱資料知道有兩種除去二氧化錳的方法：
（1）用濃鹽酸加熱除去MnO₂，反應原理為：4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O（反應生成的氯氣有毒）．
（2）用硫酸酸化了的草酸（H₂C₂O₄）溶液，可快速溶解二氧化錳，且無明顯現象．
【交流討論】老師建議實驗小組最好采用草酸溶液而不用濃鹽酸進行實驗，理由是濃鹽酸與MnO₂在加熱條件下反應不安全，且產生有毒氣體氯氣，對環境有污染．
【實驗驗證3】向未洗凈的試管中加人硫酸酸化了的草酸溶液，黑色固體果然被除去，同時發現產生許多氣泡．
【交流討論】同學們討論后認為產生的氣體可能為CO₂、CO、H₂、O₂等．依據是化學反應前后元素的種類不發生變化．
【反思評價】經檢驗，產生的氣體是CO₂．檢驗CO₂氣體的實驗操作和實驗現象、結論是：

實驗操作	實驗現象、結論
將產生的氣體通入澄清石灰水中	若澄清石灰水變渾濁，則說明產生的氣體為二氧化碳氣體

Answer 1

分析 【實驗驗證1】根據過氧化氫溶液在二氧化錳催化作用下分解生成水和氧氣，氧氣能使帶火星的木條復燃進行分析；
【交流討論2】根據二氧化錳和氧化鐵都屬于氧化物，氧化鐵能和稀鹽酸反應生成氯化鐵和水進行分析；
【交流討論】根據濃鹽酸和二氧化錳在加熱的條件下生成氯化錳、水和氯氣，氯氣有毒進行分析．
【實驗驗證3】根據化學反應遵循質量守恒定律，即化學反應前后，元素的種類不變，原子的種類、總個數不變進行分析；
【反思評價】根據二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，是因為二氧化碳能和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水進行分析．

解答 解：【實驗驗證1】加入的液體是過氧化氫溶液，這是因為過氧化氫在二氧化錳催化作用下分解生成水和氧氣，氧氣能使帶火星的木條復燃；
【交流討論2】MnO₂與Fe₂O₃的組成最相近，理由是二氧化錳和氧化鐵都屬于氧化物；氧化鐵能與稀鹽酸反應生成氯化鐵和水，化學方程式為：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，所以觀察到的現象應為固體逐漸溶解，溶液由無色變為黃色，由此推測MnO₂也能與稀鹽酸反應；
【交流討論】濃鹽酸和二氧化錳在加熱的條件下生成氯化錳、水和氯氣，氯氣有毒，所以老師建議實驗小組最好采用草酸溶液而不用濃鹽酸進行實驗，理由是：濃鹽酸與MnO₂在加熱條件下反應不安全，且產生有毒氣體氯氣，對環境有污染；
【交流討論4】根據質量守恒定律可知，產生的氣體可能為CO₂、CO、H₂、O₂等；
【反思評價】將該氣體通入澄清石灰水中，發現澄清石灰水變渾濁，證明該氣體是CO₂，所以

實驗操作	實驗現象、結論
將產生的氣體通入澄清石灰水中	若澄清石灰水變渾濁，則說明產生的氣體為二氧化碳氣體

故答案為：問題一【實驗驗證1】雙氧水（或H₂O₂）；
問題二【交流討論】二氧化錳和氧化鐵都屬于氧化物；固體逐漸溶解，溶液由無色變為黃色；
【交流討論】濃鹽酸與MnO₂在加熱條件下反應不安全，且產生有毒氣體氯氣，對環境有污染；
【交流討論】化學反應前后元素的種類不發生變化；
【反思評價】

實驗操作	實驗現象、結論
將產生的氣體通入澄清石灰水中	若澄清石灰水變渾濁，則說明產生的氣體為二氧化碳氣體

點評 實驗現象是物質之間相互作用的外在表現，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質之間相互作用的實質奠定基礎．