Question

8．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为：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气．
【设计合理方案】：发生装置选用B（填序号，下同），收集装置选用C（或E）．
【进行科学实验】写出指定仪器的名称：①试管 ②集气瓶
（2）在实验室中，可以用加热KMnO₄的方法制取氧气．
①【明确实验目的】：用加热KMnO₄的方法制取氧气．
其反应的文字表达式为：高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气．
②【设计合理方案】：发生装置选用A，若选用C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将带 火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃，说明收集满了．
③【实验现象分析】：小明在实验过程中看到水槽中的水变成了红色，可能原因是试管口未放棉花．
（3）与A装置相比，用B装置制O₂的优点是操作简便；不需加热，节约能源（合理均可）（至少写两点）．
（4）若用F装置收集氧气，氧气应该从a（填字母）

Answer 1

分析 （1）据反应原理书写表达式；据反应物状态和反应条件选择发生装置，据气体的密度和溶解性选择收集装置；
（2）①该实验的目的是利用加热高锰酸钾的方法制取氧气，据反应 原理书写表达式；
②加热高锰酸钾制取氧气属于固体加热型，故选发生装置A，验满氧气的方法是将带火星的木条放于集气瓶口，观察木条是否复燃进行判断；
③水槽中的水变红，可能是试管口未放棉花，高锰酸钾粉末进入水槽引起的；
（3）B装置具有不需加热，节约能源，操作简便，环保等优点；
（4）氧气密度比空气大，所以应从长管进气，将空气挤压到集气瓶上部排出．

解答 解：（1）【收集有关资料】过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成氧气好水，反应的文字表达式是：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
【设计合理方案】：该反应不需加热，属于固液常温型，故选发生装置B，氧气密度比空气大、不易溶于水，所以可用向上排空气法或排水法收集；
【进行科学实验】指定仪器分别是试管和集气瓶；
（2）①该实验的目的是利用加热高锰酸钾的方法制取氧气，加热高锰酸钾生成 锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式是：高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
②加热高锰酸钾制取氧气属于固体加热型，故选发生装置A，验满氧气的方法是将带火星的木条放于集气瓶口，观察木条是否复燃进行判断；
③水槽中的水变红，可能是试管口未放棉花，高锰酸钾粉末进入水槽引起的；
（3）B装置具有不需加热，节约能源，操作简便，环保、可随时添加过氧化氢溶液等优点；
（4）氧气密度比空气大，所以应从长管进气，将空气挤压到集气瓶上部排出；
故答案为：（1）过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
B； C或E；   
试管；  集气瓶；
（ 2 ） ①用加热KMnO₄的方法制取氧气；高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
②A； 将带 火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃，说明收集满了；
③试管口未放棉花；
（3）操作简便；不需加热，节约能源（合理均可）；
（4）a．

点评 了解制取氧气的反应原理、验满、注意事项等知识，即可 顺利解答，难度不大．