Question

【題目】2019年蘇州市初中化學實驗考查內容是“用高錳酸鉀制取氧氣”(裝置圖如下)，下面是某同學在本次實驗過程中填寫的部分實驗報告，請回答有關問題：

實驗步驟	有關問題
⑴檢查氣體發生裝置的氣密性。	檢查裝置氣密性的具體操作及氣密性良好的判斷依據是_____。
⑵向試管中加入少量高錳酸鉀粉末，使其平鋪于試管底部，按上圖所示組裝實驗裝置。在接近試管口的地方放置一小團蓬松的棉花團。	①用藥匙或紙槽向試管中加入少量高錳酸鉀粉末。 ②組裝實驗裝置時，要根據___的高度將盛有藥品的試管固定在鐵架臺上。 ③欲調整裝置中試管的傾斜角度，應調節圖中A、B、C哪個旋鈕：___旋鈕。 ④試管口棉花團的作用是____。
實驗步驟	有關問題
⑶加熱試管，當導管口有連續均勻氣泡冒出時，開始收集氣體。	①加熱試管的方法是____。 ②發生反應的化學方程式為____。 ③收集滿瓶氧氣的操作過程是：等集氣瓶中的水排完后，一只手扶穩集氣瓶，另一只手首先小心地將導管從瓶口移開，然后___，最后把集氣瓶正放在桌子上。
⑷氣體收集完畢后，操作B	操作B是先____，再_____

⑸收集完氣體后，測得其純度明顯偏低，其原因可能是____(填字母)。

A 高錳酸鉀中混入了二氧化錳 B 收集前，集氣瓶中未注滿水

C 收集后，集氣瓶中仍留有水 D 未見氣泡連續均勻冒出時就開始收集

⑹選擇排水法收集一瓶氧氣，供“鐵絲在氧氣中燃燒”實驗使用的理由是____。

⑺)加熱3.16g高錳酸鉀固體一段時間，若高錳酸鉀中的氧元素有1/4轉化為氧氣，則生成的氧氣的質量為____，剩余固體中氧元素的質量分數為____。(精確到0.1%)

⑻林同學稱取一定質量高錳酸鉀制取一定質量的氧氣，將溫度控制在250℃加熱制O2，實驗結束時，林同學發現在用高錳酸鉀制取氧氣的實驗中，收集到的O2大于理論產量，針對這一現象，同學們在老師的指導下進行了如下探究：

（提出猜想）依據質量守恒定律，他們做出如下猜想：

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

（實驗驗證）同學們分為兩組，分別進行以下實驗：

①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____錯誤。

②第二組同學取一定質量的K2MnO4在250℃條件下加熱，固體質量____(填“減輕”或“增重”)，得出了猜想Ⅱ正確的結論。

林同學提出：不用測定質量也能驗證以上猜想是否正確，林同學選擇的實驗方法可能是____。

（拓展延伸）實驗發現，K2MnO4受熱只能部分分解，經分析可能是K2MnO4分解的生成物K2O對其分解產生影響。為驗證此結論，設計如下實驗方案：

①分別取K2MnO4固體于兩支試管中，一支試管中加入K2O，一支試管中不加K2O。

②加熱，用相同規格的集氣瓶，用排水法分別收集一瓶氣體。③比較所用的時間長短，以確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關系。該過程中還必須控制相同的變量是______。

Answer 1

【答案】先把導管進入水中，用手握住試管，導管口會有氣泡冒出 移開手后過一段時間，導管口會形成一段水柱，說明裝置不漏氣 酒精燈 B 防止高錳酸鉀粉末隨氣流進入導管或水槽 先均勻加熱試管，再集中加熱試管底部 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 在水下蓋上玻璃片，把集氣瓶從水中取出 先把導管移出水面，再熄滅酒精燈 BD 排水法收集的氧氣較純凈且便于在瓶內預留少量水 0.32g 33.8% Ⅰ 減輕 將帶火星木條伸進試管口，根據木條是否復燃判斷是否產生了氧氣 高錳酸鉀固體的質量和加熱的溫度

【解析】

（1）該實驗中檢查裝置氣密性的具體操作是先把導管進入水中，用手握住試管，導管口會有氣泡冒出，故填先把導管進入水中，用手握住試管，導管口會有氣泡冒出；

判斷氣密性良好的依據是移開手后過一段時間，導管口會形成一段水柱，說明裝置不漏氣，故填移開手后過一段時間，導管口會形成一段水柱，說明裝置不漏氣。

（2）②組裝實驗裝置時，要根據酒精燈的高度來調節試管的高度，故填酒精燈；

③由圖可知，A旋鈕用來調節試管的高度，B旋鈕用來調節試管的傾斜度，C試管用來調節鐵夾夾取試管的長度，故填B；

④用高錳酸鉀制取氧氣時，在試管口放一團棉花可以防止高錳酸鉀粉末隨氣流進入導管或水槽，故填防止高錳酸鉀粉末隨氣流進入導管或水槽。

（3）①加熱試管時，應先均勻加熱試管，再集中加熱試管底部，避免試管受熱不勻發生炸裂，故填先均勻加熱試管，再集中加熱試管底部；

②高錳酸鉀在加熱的條件下反應生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，故反應的化學方程式寫為：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；

③用排水法收集氧氣時，集滿氧氣后，應在水下蓋上玻璃片，把集氣瓶從水中取出，故填在水下蓋上玻璃片，把集氣瓶從水中取出。

（4）加熱固體制取氧氣并用排水法收集氧氣，實驗停止時，應先把導管移出水面，再熄滅酒精燈，防止水倒流使試管遇水驟冷發生炸裂，故填先把導管移出水面，再熄滅酒精燈。

（5）A 高錳酸鉀中混入了二氧化錳被棉花過濾不會進入集氣瓶中，選項錯誤；

B 收集前，集氣瓶中未注滿水，瓶中含有空氣，降低了氧氣的純度，選項正確；

C 收集后，集氣瓶中仍留有水，只是減小了瓶中氧氣的體積，但不影響氧氣的純度，選項錯誤；

D 剛出氣就收集氣體，剛冒出的氣泡主要是原瓶中的空氣，降低了氧氣的純度，選項正確，故填BD。

（6）選擇排水法收集一瓶氧氣的優點是排水法收集的氧氣較純凈且便于在瓶內預留少量水，故填排水法收集的氧氣較純凈且便于在瓶內預留少量水。

（7）生成氧氣的質量為3.16g××100%×=0.32，故填0.32g；

剩余固體中氧元素的質量為3.16g××100%×=0.96g，剩余固體的質量為3.16g0.32g=2.84g，剩余固體中氧元素的質量分數為 ×100%≈33.8%，故填33.8%。

[實驗驗證]①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，說明MnO2不能分解放出O2，則猜想I不成立，故填I。

②猜想Ⅱ正確，說明反應生成的K2MnO4也能分解放出O2，則加熱K2MnO4固體后質量減輕，故填減輕；

氧氣具有助燃性，也可以通過檢驗氧氣的方法來判斷，即將帶火星木條伸進試管口,根據木條是否復燃判斷是否產生了氧氣，故填將帶火星木條伸進試管口,根據木條是否復燃判斷是否產生了氧氣。

[拓展延伸]該實驗是驗證K2O對高錳酸鉀分解生成氧氣的影響，所以實驗中應控制高錳酸鉀固體的質量和加熱的溫度相同，故填高錳酸鉀固體的質量和加熱的溫度。