Question

19．從事科學實驗的重要環節是進行科學實驗的設計，科學實驗的正確步驟是：①明確實驗目的，②收集有關資料，③設計合理方案，④進行科學實驗．請按照以上四個步驟完成以下的實驗設計，根據裝置圖回答問題．

【明確實驗目的】實驗室制取氧氣
【收集有關資料】過氧化氫是液體，二氧化錳催化作用下，迅速產生氧氣，高錳酸鉀是一種黑紫色的固體，寫出一種制取氧氣的化學方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【設計實驗方案】用過氧化氫制取氧氣時，可以選擇AD或AE（填序號）組裝一套裝置制取氧氣，選擇制取氣體的發生裝置的方法的依據是反應物的狀態和條件；
【進行科學實驗】
（1）用過氧化氫制取氧氣時，要先檢驗裝置的氣密性，其方法是用彈簧夾夾住右邊導管，向長頸漏斗中倒水，液面高度不變，說明裝置氣密性良好；
（2）若用高錳酸鉀制取氧氣，B裝置應該加以改進，改進的方法是試管口放一團棉花，收集氧氣可以選用E裝置，原因是氧氣不易溶于水；
（3）若用高錳酸鉀制取氧氣，用D收集氧氣，驗證收集滿的方法是用帶火星的木條放到瓶口，木條復燃說明收集滿；
（4）若用過氧化氫制取氧氣，實驗室需要1.6g氧氣進行性質實驗，至少要加入過氧化氫多少g？

Answer 1

分析 【收集有關資料】根據過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣寫出反應的化學方程式即可；
【設計實驗方案】根據反應物狀態和反應條件選擇發生裝置，根據生成氣體的密度和溶解性選擇收集裝置；
【進行科學實驗】（1）檢查裝置的氣密性有多種方法，原理都是根據裝置內外的壓強差形成水柱或氣泡；
（2）根據用高錳酸鉀制氧氣時的注意事項進行分析；根據氧氣不易溶于水進行分析；
（3）根據氧氣驗滿的方法進行分析；
（4）過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，由生成氧氣的質量，由反應的化學方程式列式計算出需要的過氧化氫溶液的質量即可．

解答 解：【收集有關資料】過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【設計實驗方案】過氧化氫是液體，二氧化錳是固體，反應條件是常溫，可選用的發生裝置是A；氧氣不易溶于水，密度比空氣大，因此收集方法可用排水法或向上排空氣法，故選擇的收集裝置可以是D或E；
【進行科學實驗】（1）用彈簧夾夾住右邊導管，向長頸漏斗中倒水，液面高度不變，說明裝置氣密性良好；
（2）用高錳酸鉀制氧氣時試管口放一團棉花，其作用是防止高錳酸鉀粉末進入導管；收集氧氣可以選用E裝置，原因是氧氣不易溶于水；
（3）檢驗氧氣集滿的方法是將帶火星木條放在集氣瓶瓶口，若木條復燃，則證明氧氣已集滿；
（4）設需要氧化氫溶液的質量為x，
2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O
68         32
x       16g
x=34g
答：至少需要過氧化氫溶液34g；
故答案為：【收集有關資料】2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；【設計實驗方案】AD或AE；反應物的狀態和條件；【進行科學實驗】（1）用彈簧夾夾住右邊導管，向長頸漏斗中倒水，液面高度不變，說明裝置氣密性良好；（2）試管口放一團棉花；氧氣不易溶于水；（3）用帶火星的木條放到瓶口，木條復燃說明收集滿；（4）34．

點評 本考點主要考查了氣體的制取裝置和收集裝置的選擇，同時也考查了化學方程式的書寫等，綜合性比較強．氣體的制取裝置的選擇與反應物的狀態和反應的條件有關；氣體的收集裝置的選擇與氣體的密度和溶解性有關．