Question

从事科学实验的重要环节是进行科学实验设计．科学实验的正确步骤应为：①明确实验目的；②收集有关资料；③设计合理方案；④进行科学实验．请你按照以上四个步骤，完成以下实验设计，根据图回答问题：
（1）在实验室中用过氧化氢（H₂O₂）制取氧气．
[明确实验目的]：用过氧化氢在实验室里制取氧气．
[收集有关资料]过氧化氢是一种无色液体，在二氧化锰的催化作用下，迅速分解出氧气，其反应的文字表达式或化学方程式为：

2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑（或文字表达式：过氧化氢

MnO2

水+氧气）；

．
[设计合理方案]：发生装置选用

A

（填序号，下同），收集装置选用

C或D

．
[进行科学实验]
①分液漏斗中应放入的物质是

过氧化氢溶液

，锥形瓶中应放入的物质是

二氧化锰

．
②要收集一瓶纯净的氧气应选择图中的装置

C

（填字母）
③某同学在观察到锥形瓶内有大量气泡时，开始用C装置收集氧气，过一断时间后用带火星的木条伸入瓶口、瓶中、瓶底，都未见木条复燃．其原因是

装置漏气

．
④若实验时用此法代替高锰酸钾加热制氧气，优点是

B

（填序号）
A．生成物中只有氧气    B．不需加热    C．需加热
⑤装置A中反应剧烈，据此提出实验安全注意事项是

A

A．改用分液漏斗控制液体的滴加速度  B．用体积小的锥形瓶  C．加热反应物
（2）在实验室中，可以用加热氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰固体混合物制取氧气．
①[明确实验目的]：

用加热氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰固体混合物制取氧气

．
②[收集有关资料]：氯酸钾是白色的固体，二氧化锰是黑色的固体．且二氧化锰在反应中

起催化作用

．反应原理（表达式）

2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑

；
③设计合理方案：发生装置选用

B

，若选用D收集装置收集氧气，你验证集气瓶中是否已收集满的方法是

用带火星的木条伸入集气瓶口，看是否熄灭

．

Answer 1

分析：（1）过氧化氢在二氧化锰的作用下分解成水和氧气，写出其反应方程式；根据反应物的状态和反应条件选择发生装置；根据气体的密度和溶解性选择收集装置；
①固体一般从锥形瓶口加入，液体从长颈漏斗口加入；②排空气法和排水法相对来说，排水法收集的气体更纯；③装置漏气就收集不到气体；④根据操作的简单性及生成的产物分析；⑤根据分液漏斗的作用分析；
（2）①实验目的要根据下面的步骤去推并模仿（1）来写；②根据催化剂的作用回答；③氯酸钾制氧气需要加热，根据氧气能使带火星的木条复燃的特性来验满．

解答：解：（1）过氧化氢制氧气的反应物是过氧化氢，生成物是水和氧气，反应条件是二氧化锰作催化剂，所以反应方程式为：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
（或文字表达式：过氧化氢

MnO2

水+氧气）；
用过氧化氢制取氧气是固体与液体，不需要加热，所以发生装置是A，氧气不易溶于水且密度比空气大，所以可以用C或D来收集；
①过氧化氢溶液从长颈漏斗口加入，二氧化锰从锥形瓶口加入；
②排空气法和排水法相对来说，排水法收集的气体更纯；
③根据观察到锥形瓶内有大量气泡产生，说明反应产生了氧气；但开始用C装置收集氧气，过一断时间后用带火星的木条伸入瓶口、瓶中、瓶底，都未见木条复燃，说明气体溢出了，装置漏气；
④根据两种方法的反应条件，可知用过氧化氢溶液分解不需要加热，操作就比较简单；产物都不止一种，故选择B；
⑤装置A中反应剧烈，说明可能是反应物浓度太大或滴加速度太快，而分液漏斗可以控制液体滴加的速度；用体积小的锥形瓶不会改变反应速度；加热会加快反应；故选择：A；
（2）①通过下面的收集资料就能判断实验目的是：用氯酸钾制取氧气；
②催化剂所起的作用叫催化作用；反应的方程式为：2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑；
③固体与固体制取气体需要加热，所以发生装置选择B，因为氧气能使带火星的木条复燃，所以用带火星的木条来验满，放到瓶口能复燃说明满了，否则不满．
故答案为：（1）2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑（或过氧化氢

MnO2

水+氧气）；A；C或D；①过氧化氢溶液  二氧化锰；   ②C；  ③装置漏气；④B；⑤A；
（2）①用加热氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰固体混合物制取氧气；②起催化作用；2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑；③B；用带火星的木条放到集气瓶口，看是否熄灭．

点评：通过本题学生进一步明确了科学实验的正确步骤，通过分析本题加深了气体收集方法的选取方法，发生装置的选择方法，氧气的验满方法等．