Question

某化学兴趣小组通过课内和课外学习了有关氧气的知识：
（1）工业上主要用分离液态空气的方法制氧气，所利用的原理是

氮气和氧气的沸点不同

．
也可对水进行通电得到氧气，该反应用化学式可以表示为

2H₂O

通电  .

2H₂↑+O₂↑

．
这两种方法相比较而言

后

者（填”前”或”后”）耗能较多，前者的变化是

物理

变化（填”物理”或”化学”）．
（2）实验室中可以用氯酸钾或双氧水制取氧气．用化学式表示这两个反应
①

2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂ ↑

②

2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂ ↑

（3）兴趣小组的同学为了研究氧气的化学性质，现在准备用氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，并完成铁丝燃烧的实验，

a．他们所选的制取氧气的发生装置为（填序号，下同）

A

；
b．若要使收集到的氧气比较纯净（不含氮气），最好选用

C

；
c．正确的实验步骤为（填序号）

⑤⑦⑥④③②①

①熄灭酒精灯 ②从水槽中取出导管 ③用排水法收集气体 ④点燃酒精灯
⑤从下至上，从左至右连接仪器  ⑥装药品  ⑦检查装置的气密性
d．通过实验他们发现铁丝在纯氧中能够燃烧，用化学方程式表示该反应：

3Fe+2O₂

点燃  .

Fe₃O₄

现象是：

剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体

．
实验结束后，他们发现集气瓶底部被炸裂而出现了一道裂痕，请你帮助他们分析原因：

集气瓶的底部没有放少量水或细沙

．

Answer 1

分析：（1）工业上主要用分离液态空气的方法制取氧气，是利用了氮气和氧气的沸点不同；水通电生成氢气和氧气，据此书写方程式；然后依据两种制取氧气的方法进行分析解答；
（2）根据氯酸钾和双氧水制取氧气的反应原理书写方程式；
（3）a、用高锰酸钾制取氧气的装置为“固体加热型”，据此进行选择；
b、若要使收集到的氧气比较纯净，应用排水法收集；
c、根据加热分解高锰酸钾制氧气的实验步骤：连→查→装→定→点→收→移→熄，进行解答；
d、根据铁丝在纯氧中燃烧的反应原理书写化学方程式；并根据铁丝在氧气中燃烧的现象和注意事项分析解题．

解答：解：（1）工业上使用分离液态空气的方法制取氧气，是利用了氮气的沸点比氧气的沸点低，从而将氧气分离出来；水在通电的情况下生成氢气和氧气，相比较而言电解水要消耗电能，耗能较多；分离液态空气过程中无新物质生成，故属于物理变化；
故答案为：氮气和氧气的沸点不同； 2H₂O

通电  .

2H₂↑+O₂↑；    后；   物理．
（2）氯酸钾在加热、二氧化锰作催化剂的条件下生成氯化钾和氧气，双氧水在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气；
故答案为：2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂ ↑；2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂ ↑（方程式不分先后）；
（3）a、用高锰酸钾制取氧气的装置为“固体加热型”，所以选择发生装置A；
b、若要使收集到的氧气比较纯净，应用排水法收集；
c、根据加热分解高锰酸钾制氧气的实验步骤：连→查→装→定→点→收→移→熄，可知正确的实验步骤为：⑤⑦⑥④③②①；
d、铁丝在纯氧中燃烧生成四氧化三铁；反应时放出热量，剧烈燃烧、火星四射，生成黑色固体；在实验时要在集气瓶底预先铺上一层细沙或少量的水，防止生成的高温熔融物落下来炸裂集气瓶；
故答案为：
a．A；   
b．C；  
c．⑦⑥⑤④③②①；
d．3Fe+2O₂

点燃  .

Fe₃O₄；剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体；  集气瓶的底部没有放少量水或细沙．

点评：本题较综合的考查了氧气的工业和实验室制法的相关知识，及铁丝燃烧实验的相关内容，能很好的考查出学生对知识的掌握和应用．