Question

16．“元旦”假期，某化學興趣小組探究“排水法收集氧氣時機的選擇”，用加熱高錳酸鉀進行相關實驗．
（1）寫出加熱高錳酸鉀反應的化學方程式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（2）用排水法收集氧氣時要等到“氣泡連續，均勻冒出”才開始收集，原因是一開始的氣泡中含有較多的空氣．
【提出問題】“氣泡連續，均勻冒出，此時排出的氧氣比較純凈”，事實如此嗎？
【設計并實驗】采用高錳酸鉀加熱分解產生氧氣，測定不同時刻從試管排出的氣體中氧氣的濃度．

時段	氧氣濃度變化特點	氧氣濃度變化范圍	加熱時間	氣泡特征
①	逐漸增大	21.2%-28.7%	1-11s	不持續、不均勻
			11-16s	持續、均勻、快速
②	快速增大	28.8%-66.7%	16-34s
③	逐漸變暖	66.7%-86.3%	34-80s
④	趨于穩定	86.3%-88.7%	80s-135

（3）在加熱藥品的第①時段后期（11-16s），氣泡已經連續、均勻且快速冒出，此時排出氣體中氧氣的濃度最大只有28.7%左右．
（4）“氣泡連續，均勻冒出時表示排出的氧氣已經比較純凈”的說法是不合理（填“合理”或“不合理”）的．
【查閱資料】對于初中氧氣性質實驗而言，氧氣濃度只需達到一定的數值，即滿足實驗要求即可．
【實驗探究】
①取一個氧氣瓶，使瓶內留有占集氣瓶40%的水（余下的為空氣），用玻璃片蓋住，并倒扣于裝有水的水槽中．
②用排水法收集氧氣，小心地把瓶內的水排完用玻璃片蓋住瓶口，取出立正放好．
③帶火星木條伸入集氣瓶中，帶火星木條復燃．
【反思與交流】
（5）通過實驗探究，發現使帶火星木條復燃的氧氣不一定（填“不一定”或“一定”）是純氧．
（6）集氣瓶中氧氣的體積分數=收集的氧氣占容積的體積分數+瓶中空氣占容積的體積分數×21%．
（7）理論上，上述實驗“使帶火星的木條復燃”的氧氣體積分數是52.6%（計算結果保留一位小數）該興趣小組利用不同時機收集的氧氣（其中有1瓶預留少量的水）進行試驗，發生反應的實驗現象如下

	時機1（加熱10s）	時機2（加熱15s）	時機3（加熱35s）
帶火星木條	復燃	復燃	復燃
木炭燃燒	木炭變紅	燃燒，紅光	劇烈燃燒，白光
蠟燭燃燒	燃燒更旺，紅光	燃燒更旺，白光	燃燒更旺，白光
鐵絲燃燒	鐵絲熔成紅色小球，有火花產生（紅光）	燃燒，火星四濺，有少量黑色固體生成	燃燒，火星四濺，有較多黑色固體生成

（8）實驗表明，排水法收集氧氣時最適宜的時機是加熱到35s左右，根據上表中實驗現象分析你得出結論的原因：時機3收集的氧氣進行的四個實驗效果均很理想．

Answer 1

分析 （1）根據高錳酸鉀受熱分解生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣解答；
（2）根據排水法收集氧氣時的注意事項解答；
（3）根據表中數據分析解答；
（4）根據表中數據分析判斷有關的說法；
（5）根據由表中數據可知，發現使帶火星木條復燃的氧氣不一定是純氧解答；
（6）根據氧氣約占空氣體積的21%解答；
（7）根據集氣瓶中氧氣的體積分數=收集的氧氣占容積的體積分數+瓶中空氣占容積的體積分數×21%解答；
（8）根據表中信息解答．

解答 解：
（1）用高錳酸鉀制氧氣就需要加熱；高錳酸鉀受熱分解生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣，反應的化學方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）當氣泡均勻連續的放出時，再收集氧氣，因為一開始的氣泡中含有較多的空氣
（3）在加熱藥品的第①時段后期（11-16s），氣泡已經連續、均勻且快速冒出，此時排出氣體中氧氣的濃度最大只有28.7%左右．
（4）根據表中數據可以發現：氣泡連續，均勻冒出時，排出的氧氣不是比較純凈；
（5）通過實驗探究，發現使帶火星木條復燃的氧氣不一定是純氧．
（6）集氣瓶中氧氣的體積分數=收集的氧氣占容積的體積分數+瓶中空氣占容積的體積分數×21%；
（7）集氣瓶中氧氣的體積分數=收集的氧氣占容積的體積分數+瓶中空氣占容積的體積分數×21%；集氣瓶中收集的氧氣占容積的體積分數為40%，此時空氣還占60%，所以空氣中有氧氣的量為：60%×21%=12.6%，所以此時瓶內共有氧氣的分數為：12.6%+40%=52.6%；
（8）實驗表明，排水法收集氧氣時最適宜的時機是加熱到35s左右，根據上表中實驗現象分析得出結論的原因：時機3收集的氧氣進行的四個實驗效果均很理想．

答案：
（1）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）一開始的氣泡中含有較多的空氣；
（3）28.7；
（4）不合理；
（5）不一定；
（6）21
（7）52.6
（8）加熱到35s左右；時機3收集的氧氣進行的四個實驗效果均很理想．

點評 本題主要考查有關氧氣的知識，對課本知識做了進一步的探究，解答本題的關鍵是要掌握化學方程式的書寫方法和物質燃燒時的實驗現象等方面的知識．