Question

8．实验室制取气体时，首先要选择反应物，明确如何控制反应条件，然后确定气体发生和收集装置，还要考虑装置是否符合环保、安全等要求．请回答以下问题
（1）实验室制取氧气时，下列物质不能直接作为原料的是②⑥　（填序号），判断的依据是不含有氧元素．
①水（H₂O）  ②氯化钠（NaCl） ③氯酸钾（KClO₃）④高锰酸钾（KMnO₄）⑤过氧化氢（H₂O₂）⑥甲烷（CH₄）
（2）当确定了实验室制取某种气体的化学反应原理后，还应该考虑原料是否容易获得、是否安全等因素（写一项即可）．选择气体的收集方法时，以下气体性质中需要考虑的因素是②④（填序号）．
①颜色    ②密度   ③可燃性   ④溶解性
（3）如图1是实验室制取氧气的简易装置，反应所需的过氧化氢溶液可通过长颈漏斗注入，写出该反应的化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；反应的基本类型是分解反应；用此方法收集氧气的原因是氧气不易溶于水；当导管口气泡连续均匀冒出时，开始收集；收集满时看到的现象是有大气泡从集气瓶口一侧冒出；还可用向上排空气法收集氧气，验满的方法是用带火星的木条放在集气瓶口检验，木条复燃及收集满．
（4）小明同学发现使用此装置在收集完氧气后，反应还在继续进行．他认为，这个装置的缺点是不能控制反应随时发生、随时停止，造成了药品的浪费．为了解决小明提出的问题，请你对原实验装置加以改进或设计新的简易实验装置，以便有效地控制反应的进行．（你可从图2用品中选取，其它常用的简单仪器可自行选用．）

请你在下表中至少写出两种方案：

方案一	方案二

Answer 1

分析 （1）根据化学反应前后元素种类不变分析；
（2）根据实验室制取气体需考虑的因素分析，根据气体的收集装置须考虑气体的密度和溶解性分析；
（3）据过氧化氢分解的反应原理书写表达式，并据反应特点分析反应类型；并结合收集气体的依据和注意事项解答，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；
（4）要能控制反应的进行，一般有两种措施：一、能随时添加某种药品，并能控制添加的速度，二、能随时将两种药品分离和接触；

解答 解：（1）化学反应前后元素种类不变，甲烷和氯化钠中没有氧元素，不能制取氧气；
（2）实验室制取某种气体一般应考虑原料是否容易获得，反应速率是否适中，是否安全，反应条件是否简单等，选择收集装置时可根据气体密度和溶解性选择；
（3）过氧化氢以二氧化锰为催化剂生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，符合“一变多”的特点，属于分解反应；氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集；用排水法收集较纯净氧气的适宜时间是：当导管口有连续均匀气泡冒出时；收集满时看到的现象是：瓶口有大气泡冒出；氧气的验满方法是：将一根带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明满了；
（4）若将长颈漏斗换成分液漏斗或注射器，通过分液漏斗或注射器能随时添加液体药品，并能控制液体药品添加的速度，从而可以控制反应的进行；若使用装有二氧化锰的小袋，可以随时让二氧化锰和过氧化氢溶液接触和分离，从而可以控制反应的进行．
故答案为：（1）②⑥，不含有氧元素；（2）是否安全，②④；（3）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；分解反应；氧气不易溶于水；连续均匀；有大气泡冒出；向上排空气；用带火星的木条放在集气瓶口检验，木条复燃及收集满；（4）方案一：用分液漏斗代替长颈漏斗，其它同上、方案二：用注射器替代长颈漏斗，其它同上（或选用盛装二氧化锰的小布袋，将连在小袋子上的铁丝穿过橡皮塞并上下抽动）．

点评 本题考查制氧气的原理、药品及装置的选择、验满，方案设计等知识，能较好考查学生实际操作能力和分析问题的能力．