Question

15．某校化學興趣小組的同學根據實驗室提供的儀器和藥品，在老師的指導下從如圖中選擇裝置進行了氧氣的制備實驗．

（1）寫出儀器名稱：a試管，b集氣瓶；
（2）因為氧氣不易溶于水，故可以采用E裝置收集（填字母序號，下同）；因為氧氣的密度比空氣大，故可以選用C裝置收集；
（3）實驗室要用二氧化錳與過氧化氫制取氧氣，選擇的發生裝置是B，若要收集一瓶較純凈的氧氣，選擇的收集裝置是E，該反應的文字表達式為過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣；
（4）實驗室用高錳酸鉀制取氧氣可選用的發生裝置是A，為了防止高錳酸鉀粉末進入導管，該裝置還必須作出的一項改正是在試管口放一團棉花，該反應的文字表達式為高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
（5）該實驗中有很多注意事項，如試管口要略向下傾斜；加熱之前要先預熱…請你另外寫一條注意事項：用酒精燈的外焰加熱；
（6）李明同學稱取一定質量的KMnO₄固體放入大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂，實驗結束時，李明同學發現用排水法收集到的O₂大于理論產量，針對這一現象，同學們進行了如下探究：
【提出猜想】
猜想I：反應生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反應生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想Ⅲ：反應生成的K₂MnO₄和MnO₂分解都放出O₂．
【實驗驗證】同學們分成兩組，分別進行下列實驗：
第一組同學取一定質量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質量不變，則猜想I錯誤．
第二組同學取K₂MnO₄在250℃條件下加熱，用排水法收集到了氧氣，則猜想II正確．
【拓展延伸】實驗發現，KClO₃固體加熱制取O₂的反應速率很慢．但如果將KMnO₄固體與KClO₃固體混合加熱，則KClO₃的分解速率大大加快．請說明KMnO₄在KClO₃的分解反應中是否作催化劑，為什么？高錳酸鉀不是催化劑．因為高錳酸鉀在反應后的質量和性質發生了變化．

Answer 1

分析 （1）根據實驗室常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用進行分析；
（2）根據氧氣不易溶于水，可以采用排水法收集，因為氧氣的密度比空氣大，可以選用向上排空氣法收集進行分析；
（3）根據實驗室用過氧化氫制取氧氣的反應物是固體和液體，反應條件是加熱，排水法收集的氧氣純凈，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；
（4）根據實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的反應物是固體，反應條件是加熱，為了防止高錳酸鉀粉末進入導管，需要在試管口放一團棉花，高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣進行分析；
（5）根據實驗室制取氧氣的注意事項進行分析；
（6）根據催化劑的性質及氧氣的性質分析回答．

解答 解：（1）通過分析題中所指儀器的作用可知，a是試管，b是集氣瓶；
（2）氧氣不易溶于水，可以采用排水法收集，故選：E，因為氧氣的密度比空氣大，可以選用向上排空氣法收集，故選：C；
（3）實驗室用過氧化氫制取氧氣的反應物是固體和液體，反應條件是加熱，所以選擇的發生裝置是B，排水法收集的氧氣純凈，所以要收集一瓶較純凈的氧氣，選擇的收集裝置是E，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣，文字表達式為：過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣；
（4）實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的反應物是固體，反應條件是加熱，所以可選用的發生裝置是A，為了防止高錳酸鉀粉末進入導管，需要在試管口放一團棉花，高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，文字表達式為：高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
（5）該實驗中有很多注意事項，如試管口要略向下傾斜；加熱之前要先預熱…另外寫一條注意事項：用酒精燈外焰加熱；
（6）第一組同學加熱二氧化錳一段時間，由二氧化錳的質量不變可知，反應生成的二氧化錳不能分解放出氧氣，所以猜想I錯誤；
由于氧氣有助燃性，所以該組同學選擇的實驗方法是：將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條復燃，證明猜想Ⅱ正確；
【拓展延伸】氯酸鉀固體加熱制取氧氣的反應速率很慢，但如果將高錳酸鉀固體與氯酸鉀固體混合加熱，則氯酸鉀分解速率大大加快． 高錳酸鉀不是催化劑．因為高錳酸鉀在反應后的質量和性質發生了變化．
故答案為：（1）試管，集氣瓶；
（2）E，C；
（3）B，E，過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣；
（4）A，在試管口放一團棉花，文字表達式為：高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
（5）用酒精燈外焰加熱；
（6）I；
Ⅱ；
【拓展延伸】高錳酸鉀不是催化劑，因為高錳酸鉀在反應后的質量和性質發生了變化．

點評 本題主要考查常見氣體的發生裝置與收集裝置的探究，發生裝置依據反應物的狀態和反應條件選擇，收集裝置依據氣體的密度和溶解性選擇．