Question

5．某興趣小組根據實驗室提供的儀器和藥品進行了氧氣的制備實驗．
（1）甲同學選用如圖所示的裝置制取氧氣．
①寫出儀器B的名稱：集氣瓶．
②甲同學應選取的試劑是二氧化錳和H₂O₂（填化學式），二氧化錳固體在該反應中起催化作用．
③除用排水法外，甲同學還可選擇向上排空氣法收集氧氣．
④實驗前，甲同學先向儀器A中加入水，然后將導管放入水槽中，并打開儀器A的活塞，觀察導管口是否有連續的氣泡出現．該實驗操作的目的是檢驗裝置的氣密性
（2）乙同學稱取一定質量的高錳酸鉀放在大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂．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．實驗結束時，乙同學發現收集到的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：反應生成的二氧化錳分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反應生成的錳酸鉀分解放出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二氧化錳，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得二氧化錳的質量不變．則猜想I錯誤．
②第二組同學取錳酸鉀在250℃條件下加熱，沒有用測定質量的方法得出了猜想Ⅱ正確的結論．該組同學選擇的實驗方法是把帶火星的木條伸入試管，帶火星的木條復燃．
[拓展延伸]實驗發現，錳酸鉀受熱只能部分 分解，經分析可能是生成物氧化鉀對其分解產生影響．請設計實驗方案驗證：取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀．用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關系．
[實驗反思]通過以上實驗探究，你對“問題的發現與解決”有何認識：必須通過認真分析，用實驗來加以證明．

Answer 1

分析 （1）①根據實驗室才常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用進行分析；
②根據裝置特點和實驗室制氧氣的原理進行判斷；根據二氧化錳在反應中的表現了解作用；
③根據氧氣的密度和溶水性考慮收集方法；
④實驗前要檢查裝置的氣密性；
（2）根據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；
①根據題中的實驗現象進行解答；
②根據質量守恒定律，進行分析；
【拓展延伸】根據驗證K₂MnO₄受熱只能部分分解，可能是生成物氧化鉀（K₂O）對其分解產生影響，可以設計對照實驗，即取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀，用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關系進行分析；
【實驗反思】總結實驗的分析和解決過程，然后了解到需認真分析，并根據科學的方法去驗證．

解答 解：（1）①圖中B是集氣瓶；
②該裝置適合固液不加熱反應，我們可以用過氧化氫溶液和固體二氧化錳反應制取氧氣，其中二氧化錳在反應前后性質和質量都不發生變化，所以二氧化錳起催化作用；
③氧氣的密度大于空氣的密度，不易溶于水，所以除用排水法收集外，還可以用向上排空氣法收集；
④這種做法可以使裝置內外形成壓力差，看裝置是否漏氣；
（2）高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣，文字表達式為：高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
探究二中，做出上述猜想的理由是：MnO₂和錳酸鉀（K₂MnO₄）兩種物質中都含有氧元素；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I是錯誤的；
證明猜想Ⅱ正確的方法是：取錳酸鉀在250℃條件下加熱，用一根帶火星的木條伸入試管中，木條復燃，證明放出了氧氣，因此猜想Ⅱ正確；
【拓展延伸】要想驗證K₂MnO₄受熱只能部分分解，可能是生成物氧化鉀（K₂O）對其分解產生影響，可以設計對照實驗，即取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀，用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關系；
【實驗反思】通過以上實驗探究，對“問題的發現與解決”的認識是：必須通過認真分析，用實驗來加以證明．
故答案為：（1）①集氣瓶；
②H₂O₂、催化；
③向上排空氣；
④檢驗裝置的氣密性；
（2）高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
I，把帶火星的木條伸入試管，帶火星的木條復燃；
【拓展延伸】取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀．用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關系；
【實驗反思】必須通過認真分析，用實驗來加以證明．

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．