题目内容

5．实验室氧气的制取及性质等探究考查．

（1）写出图A中有标号仪器的名称：a酒精灯、b铁架台、c锥形瓶；
（2）用A装置作为发生装置制取氧气时，发生反应的文字表达式为氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气．
可选用的发生装置是（填序号）A；可选用的收集装置是（填序号）C或E．实验室还有一种反应可用此装置制取氧气，但需在试管口放一团棉花，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．
（3）实验室常用氯化铵固体与碱石灰固体混和加热来制取氨气．常温下氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水．制取并收集氨气时，应该从图1中选择的发生装置是A（填序号），收集装置是D．（填序号）
（4）用E装置收集氧气时，检验氧气是否集满的方法是把带火星的木条放在瓶口来验满，如果带火星的木条在瓶口能复燃，则证明该瓶氧气已经收集满了．
（5）若直接使用图2所示装置收集O2，则O2由a口进入；若将装置中充满水，则O2由b口进入．
（6）用双氧水和二氧化锰来制取氧气时，可选用的发生装置是B（填序号），该反应的文字表达式为过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气．若想控制该反应的反应速率，B装置的改进方法是注射器代替B装置中的长颈漏斗．要想收集一瓶较纯净的氧气，应选用的收集装置为C．
对此实验，让我们继续思考并研究几个问题：
问题一：催化剂二氧化锰（MnO2）的用量对反应速率有没有影响？
实验方案是：每次均用30mL10%的过氧化氢（H2O2）溶液，采用不同量二氧化锰（MnO2）粉末作催化剂，测定各次收集到500mL氧气时所用的时间，结果如下：（其他条件均相同）
实验次序12345678910
MnO2粉末用量（g）0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0
所用时间（t）17875432222
请分析表中数据分析写出你的实验结论：答：有，MnO2的用量越多，反应速率越来越快．
问题二：H2O2溶液的溶质质量分数（浓度）对反应速率有没有影响呢？他又做了一组实验：每次均取5mL 30%的H2O2溶液，然后稀释成不同溶质质量分数的溶浠讲行章聆．记录数据如下：（实验均在20℃室温下进行，其他实验条件也均相同）
实验次序12345678
H2O2溶液溶质质量分数1%3%5%10%15%20%25%30%
MnO2粉末用量（g）0.20.20.20.20.20.20.20.2
收集540mL气体所用的时间（t）6602202058025943
反应后液体温度（℃）2434395665676970
请分析表中数据回答：
H2O2溶液的溶质质量分数对反应速率的影响是H2O2溶液的质量分数越大反应速率越快．
由表中数据还可看出，该反应是个放热反应．（填“放热”或“吸热”）
问题三：下面是收集相同体积的氧气所需的时间，将其探究过程与前面的相结合，除了可以完成过氧化氢溶液的浓度对反应速率的影响的探究之外，还可以完成的探究问题是：催化剂的种类．
浓度
时间（min）
条件		等体积的30% H2O2溶液等体积的15% H2O2溶液等体积的5% H2O2溶液
加入a g MnO20.20.82.0
加入a g Fe 2O37.09.016.0
（7）某同学用收集到的氧气作图3所示实验，在细铁丝前端系一火柴的目的是引燃铁丝，将细铁丝绕成螺旋状的目的是为了增大铁丝与氧气的接触面积和增大铁丝的受热面积，此实验在在的问题是集气瓶内没有预先装少量水或铺一层细沙，造成的后果是燃烧产生的熔融物溅落瓶底使瓶底炸裂，改正后再次收集，完成实验，你看到的燃烧现象是剧烈燃烧，放出大量的热，火星四射，产生黑色固体，反应的文字表达式为铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁，反应类型为化合反应．

分析 （1）要熟悉各种仪器的名称、用途和使用方法；
（2）从装置A是加热固体制取气体，由于试管口没有棉花团，则是加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，生成氧气的同时还有氯化钾生成去分析解答；根据固液反应需加热，选择发生装置；根据氧气不易溶于水，且与水不反应的性质，可选用排水法收集的装置；根据氧气的密度比空气的大，且不与空气的成分反应的性质，可选用向上排空气法收集的装置；此反应还可用于高锰酸钾加热制取氧气，试管口需放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管；
（3）用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气的发生装置为“固体加热型”进行选择；常温下氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，氨气极易溶于水，进行选择收集装置；
（4）氧气验满的方法是把带火星的木条放在瓶口来验满，如果带火星的木条在瓶口能复燃，则证明该瓶氧气已经收集满了；
（5）若直接使用图2所示装置收集氧气，则氧气应由A进入，因为氧气的密度比空气的密度大；若装置中先充满水再收集氧气，氧气应由B进入，因为氧气的密度比水小；
（6）过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下，生成氧气和水的反应条件，仪器的用途；控制变量法研究化学反应中各项对化学反应速率的影响去分析解答；
（7）为了增大铁丝与氧气的接触面积和增大铁丝的受热面积，要将铁丝绕成螺旋状；铁丝前端要系一根火柴的作用是引燃铁丝；为防止燃烧产生的熔融物溅落瓶底，使瓶底炸裂，集气瓶内要预先装少量水或铺一层细沙；点燃火柴后，铁丝插入集气瓶中适宜时刻和方法是：当火柴快燃尽时将铁丝从瓶口往下缓缓伸入瓶中；铁丝在氧气中燃烧的现象是剧烈燃烧，放出大量的热，火星四射，产生黑色固体；依据实验结果写出文字表达，此反应为化合反应．

解答 解：（1）依据实验室常用仪器的认识解决此题．答案为：a 酒精灯，b 铁架台，c 锥形瓶；
（2）装置A是加热固体制取气体，由于试管口没有棉花团，则是加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，生成氧气的同时还有氯化钾生成，故其文字表达式为：氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气；根据固液反应需加热，选择发生装置为A；根据氧气不易溶于水，且与水不反应的性质，可选用排水法收集的装置；根据氧气的密度比空气的大，且不与空气的成分反应的性质，可选用向上排空气法收集的装置；此反应还可用于高锰酸钾加热制取氧气，试管口需放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，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；
（3）用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气的发生装置为“固体加热型”，因此发生装置选择：A；常温下氨气密度比空气小，氨气极易溶于水，因此不能用排水法收集，应用向下排空气法收集，故选 D；
（4）氧气验满的方法是把带火星的木条放在瓶口来验满，如果带火星的木条在瓶口能复燃，则证明该瓶氧气已经收集满了；
（5）若直接使用图2所示装置收集氧气，则氧气应由a进入，因为氧气的密度比空气的密度大；若装置中先充满水再收集氧气，氧气应由b进入，因为氧气的密度比水小．
（6）过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下，生成氧气和水，发生装置选择B，其文字表达式为：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；用注射器代替B装置中的长颈漏斗，可利用注射器可以控制过氧化氢溶液的加入量和加入时间，从面达到能够随时控制反应的发生或停止的目的；排水法收集的氧气较纯净；
实验一：由表中数据可以看出在其他条件都相同的条件下，生成500mL氧气所需要的时间，随着二氧化锰的增多，所需的时间在减少，说明随着二氧化锰的增多，反应速率越来越快；故答案为：有，MnO2的用量越多，反应速率越来越快；
实验二：从表格中“收集到540ml气体所需时间”可知，H2O2溶液的质量分数越大，收集540ml所需时间越短．就是说有H2O2溶液的质量分数越大反应速率越快；从“反应后液体温度”可知H2O2溶液的质量分数越大，放出的热量越多，是放热反应；
实验三：对比时间记录表中不同浓度的过氧化氢放出相同体积氧气所消耗时间，可发现H2O2浓度越大，产生氧气的速度越快；对比相同浓度的过氧化氢使不同催化剂时产生相同体积氧气所消耗时间，可发现MnO2的催化效果比Fe2O3好．
（7）铁丝前端要系一根火柴的作用是引燃铁丝；为了增大铁丝与氧气的接触面积和增大铁丝的受热面积，要将铁丝绕成螺旋状；为防止燃烧产生的熔融物溅落瓶底，使瓶底炸裂，集气瓶内要预先装少量水或铺一层细沙；点燃火柴后，铁丝插入集气瓶中适宜时刻和方法是：当火柴快燃尽时将铁丝从瓶口往下缓缓伸入瓶中；铁丝在氧气中燃烧的现象是剧烈燃烧，放出大量的热，火星四射，产生黑色固体；反应的文字表达式为：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；此反应为化合反应．
故答案为：
（1）a 酒精灯，b 铁架台，c 锥形瓶；
（2）氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气，A，C或E，在试管口放一团棉花，高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
（3）A，D；
（4）把带火星的木条放在瓶口来验满，如果带火星的木条在瓶口能复燃，则证明该瓶氧气已经收集满了；
（5）a，b；
（6）B，过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气，注射器代替B装置中的长颈漏斗，C；
实验一：有，MnO2的用量越多，反应速率越来越快；
实验二：H2O2溶液的质量分数越大反应速率越快、放热；
实验三：催化剂的种类；
（7）引燃铁丝、为了增大铁丝与氧气的接触面积和增大铁丝的受热面积、集气瓶内没有预先装少量水或铺一层细沙、燃烧产生的熔融物溅落瓶底，使瓶底炸裂、铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁、化合反应．

点评 向上排空气法收集氧气，其验满方法是：带火星的木条放在集气瓶口，是放在瓶口而不是瓶内，要和氧气的检验方法区别开来，同时还考查了催化剂的浓度及种类的反应速率的影响．

练习册系列答案
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18．粗盐提纯的实验中，四次用到玻璃棒，下列关于玻璃棒的作用不正确的是（　　）
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19．下列内容不属于化学科学研究内容的是（　　）
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13．检验CO2气体是否收集满的方法是（　　）
A．将燃着的木条伸入集气瓶内
B．将燃着的木条放在集气瓶口
C．将带火星的木条放在集气瓶口
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20．①从空气中分离出来的稀有气体；②经过吸附、沉淀、过滤后得到的矿泉水；③磷在氧气中充分燃烧后的生成物；④过氧化氢溶液加热充分反应后的液体；⑤硬水经处理后得到的软水；⑥高锰酸钾加热完全反应后剩余物；⑦点燃后会产生爆炸的气体；⑧部分结冰的蒸馏水⑨铁=10⑩空气中分离出来的稀有气体⑪过氧化氢⑫湖水⑬一种黑色的固体粉末，其中肯定属于混合物的有（填序号，下同）①②⑤⑥⑩⑫，肯定属于纯净物的有③④⑧⑨⑪．属于单质的是⑨属于化合物的是③④⑧⑪属于氧化物的是③④⑧⑪．
10．化学兴趣小组的三位同学对蜡烛（主要成分是石蜡）及其燃烧进行了如下探究．
（1）贝贝取一支蜡烛，用小刀切下一小块，把它放入水中，蜡烛浮在水面上．结论：石蜡的密度比水小；
（2）芳芳点燃蜡烛，观察到火焰分为外焰、内焰、焰心三层．把一根火柴梗放在火焰中（如图）约1s后取出可以看到火柴梗的a（填“a”、“b”或“c”）处最先碳化．结论：蜡烛火焰的外焰温度最高；
（3）婷婷在探究蜡烛燃烧的过程中，发现罩在火焰上方的烧杯内壁被熏黑，你认为她的以下做法中不合适的是C
A．反复实验，并观察是否有相同现象
B．查找资料，了解石蜡的主要成分，探究生成的黑色固体是什么
C．认为与本次实验目的无关，不予理睬
D．询问老师或同学，讨论生成黑色物质的原因
（4）三位同学在探究的过程中，将短玻璃导管插入焰心，发现另一端也可以点燃．
【提出问题】导管里一定有可燃性气体，气体成分可能会是什么呢？
【猜想】贝贝认为：可能是蜡烛不完全燃烧时产生的CO
芳芳认为：可能是蜡烛受热后产生的石蜡蒸气
婷婷认为：可能以上两种情况都有
【实验方案】
换一根较长的导管，并用冷的湿毛巾包住导管，然后在导管另一端做点火实验．
【现象与结论】
如果观察到导管口同样能点燃，去掉毛巾，导管内壁看不到冷凝的固体现象，则贝贝的猜想正确；
如果观察到导管口不能点燃，去掉毛巾，导管内壁可看到有冷凝的固体现象，则芳芳的猜想正确；
如果观察到导管口能点燃，但火焰较小，去掉毛巾，导管内壁能看到冷凝的固体现象，则婷婷的猜想正确．
17．水分子保持着水的化学性质．√．（判断对错）
14．某同学按如图装置对质量守恒定律进行实验探究，反应前天平平衡，然后将稀盐酸倒入烧杯中与碳酸钠充分反应后，再称量，观察到反应后天平不平衡，天平指针向右偏转（填“左”或“右”）．反应后天平不平衡的原因是产生的二氧化碳气体逸到空气中去了．
15．做完氢氧化钠与稀硫酸中和反应的实验后，兴趣小组的同学对反应后溶液中的溶质成分产生了兴趣，请你与他们一起进行以下探究．
【提出问题】溶液中的溶质是什么物质？
【作出猜想】（1）甲同学认为溶液中的溶质只有Na2SO4一种物质．
（2）乙同学认为溶液中的溶质是Na2SO4和硫酸两种物质．
（3）丙同学认为溶液中的溶质是Na2SO4和NaOH两种物质．
【查阅资料】①Na2SO4溶液显中性．
②Al与强碱NaOH溶液反应生成偏铝酸钠（NaAlO2）等物质．
【实验验证】
实验操作实验现象实验结论
乙同学
实验		取中和反应后的溶液少许于试管中，将表面反复打磨后的铝片放入试管的溶液中铝片逐渐溶解，并有大量气泡冒出，收集气体点燃，火焰呈淡蓝色猜想（2）成立
丙同学
实验		取中和反应后的溶液少许于试管中，向试管中滴加几滴无色酚酞试液溶液变红 色猜想（3）成立
【总结反思】丁同学根据乙、丙两位同学的实验现象，首先肯定猜想（1）不成立．经过进一步分析，丁同学认为猜想（2）也不成立，他的理由是滴入酚酞试液后，溶液变红色，说明溶液呈碱性，溶液中不可能含有硫酸．兴趣小组的同学经过充分讨论，一致认为猜想（3）成立．
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