Question

14．某化學興趣小組的同學對有關氧氣方面進行探究
探究一：對空氣中氧氣含量的測定實驗進行探究：

（1）如圖甲所示裝置和藥品進行實驗，集氣瓶中發生反應的文字或符號表達式為紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，實驗中可觀察到紅磷燃燒的現象是產生大量的白煙．
（2）該組同學做了6次實驗，整理數據如下：

	1	2	3	4	5	6
進入集氣瓶中水的體積（mL）	20	21	19	20	22	18

（注：集氣瓶容積為100mL）通過6次實驗，該組同學探究出氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$或20%．
（3）小林同學利用甲圖裝置測定空氣中氧氣的含量，下列操作會使測定結果偏小的是AD．
Α、實驗裝置可能漏氣??????B、實驗中所取的紅磷過量
C、實驗前沒有將彈簧夾夾緊??D、紅磷燃燒結束后，沒等裝置冷卻就打開彈簧夾
（4）小組內同學查閱資料后知道白磷40℃即燃燒，燃燒產物與紅磷相同，于是采用改進后的乙裝置進行重新探究．主要操作是：在實際容積為100mL的集氣瓶里先裝進30mL的水，再按圖乙連好儀器，按下熱的玻璃棒，白磷立即被點燃．
①白磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內水面的變化是木炭燃燒產生二氧化碳氣體，集氣瓶內氣壓幾乎不變，水不會倒吸，若實驗非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為20mL．
②你認為集氣瓶里預先裝進的水有哪些作用？氫氧化鈉（填序號）．
a．加快集氣瓶冷卻   b．液封導氣管末端以防氣體逸出   c．緩沖集氣瓶內氣壓的驟然升高
探究二：對有關制取氧氣時催化劑進行探究：
實驗室常用加熱氯酸鉀與二氧化錳混合物的方法制取氧氣．小靜發現，氯酸鉀與氧化銅混合加熱，也能較快產生氧氣，于是進行如下探究：
【提出猜想】除MnO₂、CuO外，Fe₂O₃也可以作KClO₃分解的催化劑．
【完成實驗】按下表進行實驗，并測定分解溫度（分解溫度越低，說明催化效果越好）．

實驗編號	實驗藥品	分解溫度（℃）
①	KClO3	580
②	KClO3、MnO2（質量比1：1）	350
③	KClO3、CuO （質量比l：1）	370
④	KClO3、Fe2O3（質量比1：1）	390

【分析數據、得出結論】
（5）由實驗①與實驗④對比，證明猜想可能合理．寫出加熱氯酸鉀和二氧化錳混合反應文字或符號表達式氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣或2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
（6）實驗所用的三種金屬氧化物，催化效果最好的是MnO₂．
【反思】
（7）若要證明Fe₂O₃是該反應的催化劑，還要驗證它在化學反應前后的質量和化學性質不變；
（8）同種催化劑，顆粒大小可能影響催化效果，請設計實驗方案進行驗證將氯酸鉀與不同顆粒大小的同種催化劑等比充分混合，加熱測定分解溫度．

Answer 1

分析 （1）根據紅磷燃燒生成五氧化二磷以及燃燒的現象進行解答；
（2）根據圖表可知氧氣約占空氣體積進行解答；
（3）根據要使本實驗成功，必須注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②紅磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數進行解答；
（4）根據木炭燃燒生成二氧化碳以及二氧化碳能被氫氧化鈉溶液吸收進行解答；
（5）要想證明Fe₂O₃也可以作KClO₃分解的催化劑，必須作對照實驗，一個加入氧化鐵，一個不加氧化鐵；書寫加熱氯酸鉀與二氧化錳混合物的方法制取氧氣的化學方程式時，需要反應原理和質量守恒定律來完成；
（6）根據題意“分解溫度越低，催化效果越好”，然后找表中分解溫度低的對應的實驗藥品，從而得知催化效果最好的金屬氧化物；
（7）根據在化學反應里能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化的物質叫做催化劑可知，若要證明Fe₂O₃是該反應的催化劑，還要驗證它在化學反應前后質量和化學性質不變；
（8）若要驗證同種催化劑，顆粒大小可能影響催化效果，可以控制其他條件相同的情況下，利用粉末狀的催化劑與顆粒狀的催化劑進行實驗設計；

解答 解：（1）紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的文字或符號表達式為紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；實驗中可觀察到紅磷燃燒的現象是產生大量的白煙；
（2）集氣瓶容積為100mL，

	1	2	3	4	5	6
進入集氣瓶中水的體積（mL）	20	21	19	20	22	18

根據圖表可知氧氣約占空氣體積為1/5或20%；
（3）根據要使本實驗成功，必須注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②紅磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數，所以實驗裝置可能漏氣、紅磷燃燒結束后，沒等裝置冷卻就打開彈簧夾，都會導致測定結果偏小；
（4）木炭燃燒生成二氧化碳氣體，所以不能用木條代替紅磷；若實驗非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為20mL；二氧化碳能被氫氧化鈉溶液吸收，所以預先在集氣瓶內加氫氧化鈉溶液后，用木炭做實驗也收到了較好的效果；
（5）要想證明Fe₂O₃也可以作KClO₃分解的催化劑，必須作對照實驗，實驗④加入氧化鐵，實驗①不加氧化鐵，故答案為：①；加熱氯酸鉀和二氧化錳混合反應文字表達式為：氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣；化學方程式為：2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑
（6）實驗中用MnO₂做催化劑時的分解溫度是350℃，對比表中的數據，可知分解溫度最低，根據題意“分解溫度越低，催化效果越好”，所以MnO₂的催化效果最好，故答案為：MnO₂
（7）在化學反應里能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化的物質叫做催化劑，若要證明Fe₂O₃是該反應的催化劑，還要驗證它在化學反應前后質量和化學性質不變，故答案為：化學性質不變；
（8）將氯酸鉀與不同顆粒大小的同種催化劑等比充分混合，加熱測定分解溫度．
故答案為：（1）紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；產生大量的白煙；
（2）$\frac{1}{5}$或20%；
（3）AD；
（4）木炭燃燒產生二氧化碳氣體，集氣瓶內氣壓幾乎不變，水不會倒吸；20；氫氧化鈉；
（5）①；氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣或2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
（6）MnO₂
（7）化學性質：
（8）將氯酸鉀與不同顆粒大小的同種催化劑等比充分混合，加熱測定分解溫度．

點評 本考點考查了空氣中氧氣的含量的探究，并且注重了實驗方案的評價，對實驗方案進行評價是近幾年中考的一個重點．評價包括對實驗方案的評價、實驗過程的評價、實驗結論的評價等，要認真把握．本考點綜合性比較強，主要出現在實驗題中．