Question

15．如图1所示四种途径都可以得到氧气：

（1）写出实验室中通过甲、乙两种途径制取
氧气的化学方程式：
甲2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；乙2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
（2）“绿色化学”是21世纪化学科学发展的重要方向之一．你认为在中学化学实验室中，甲、乙、丙三种制取氧气的途径中，甲（填“甲”“乙”或“丙”）途径更体现化学实验的绿色化追求．
（3）某同学用如图2所示的装置粗略地测定空气中氧气的体积分数，图中烧杯上方玻璃管（预先固定好）中部有一可左右滑动的活塞，活塞左端内密封有空气，活塞右端的玻璃管口跟空气连通，实验开始前活塞处在刻度5cm处．（已知：白磷着火点为40℃左右）
①向烧杯内放入适量的水与生石灰反应，目的是产生热量；
②可观察到玻璃管内发生反应的现象是：
白磷（足量）燃烧，生成大量的白烟；
活塞向右或先右后左（选填“左”或“右”）移动；
③实验结束到常温后，活塞应停在约4cm处，据此可得出的结论是氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$．

Answer 1

分析 （1）根据方程式的书写方法考虑；工业上通常采用分离液态空气的方法制取氧气；
（2）根据节约能源操作简单不污染几个方面考虑；
（3）①根据石灰水反应放热分析；
②根据白磷燃烧和玻璃管内氧气被消耗分析；
③根据氧气在空气中的体积分数分析解答．

解答 解：（1）反应物是过氧化氢，生成物是水和氧气；高锰酸钾在受热的条件下分解成锰酸钾、二氧化锰和氧气；氧气后面标上上升符号；
故方程式分别为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
（2）氯酸钾和高锰酸钾制取氧气需要加热，浪费能源还污染了环境；过氧化氢制取氧气，不需要加热，操作简单节省了能源，不污染环境；故填：甲；
（3）①向烧杯内加入适量水，与生石灰反应的目的是产生热量，达到白磷的着火点；
②玻璃管内发生的现象是：白磷燃烧；活塞向左移动．
（3）白磷燃烧时，放出大量的热，生成大量的白烟，使玻璃管内气体的温度升高，气体膨胀，因此会推动活塞向右移动．
实验结束时，由于反应消耗了氧气，在加上恢复常温后气体冷缩会原来的体积，致使玻璃管内的气压小于外界的大气压，活塞会在压力差的作用下向左移动；反应结束，恢复到室温后，活塞应停在约4cm处．据此可得出的结论是：氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$；
故答案为：①产生热量； ②燃烧，生成大量的白烟； 右或先右后左；③4；氧气约占空气体积的$\frac{1}{5}$．

点评 本题主要考查氧气的制取原理及用白磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，难度中等，要熟练掌握相关的知识和原理是解题的关键．