Question

某化学兴趣小组利用以下图1装置探究气体的制取及性质．结合下图回答有关问题：

请结合图示实验装置，回答下列问题．

（1）用加热高锰酸钾制氧气选用发生装置是A；

该反应的符号表达式为  

若用装置G收集氧气，氧气应从  端通入（选填“a”或“b”），用此装置收集氧气时检验氧气收集满的方法  

（2）已知CO₂能溶于水且与能水反应，密度比空气大，实验室可用块状大理石和稀盐酸来制取CO₂，可选用的装置 组合是BC，若用F装置收集CO₂，油层的作用是  ．

（3）小明同学选用如图2所示的装置制取氧气．制取过程中所发生的符号表达式为：  

实验前小明同学先向仪器A中加入水，然后将导气管放入水槽中，并打开仪器A的活塞，观察导气管口是否有连续的气泡出现．该实验操作的目的是   ．

（4）．小红同学通过互联网得知：CuSO₄溶液、动物某些脏器中含有的物质等能催化过氧化氢的分解．

【初次探究】实验证明，在过氧化氢溶液中滴加CuSO₄溶液能显著加快过氧化氢的分解，如果要确定CuSO₄是催化剂，还必须通过实验确定它在化学反应前后化  

【再次探究】CuSO₄溶液主要含有三种粒子（H₂O、Cu²⁺、SO₄^2﹣），稀硫酸中含有三种粒子（H₂O、H⁺、SO₄^2﹣）为了进一步探究CuSO₄溶液中哪种粒子能起催化作用．小红同学作了以下分析和设计．

①小红同学认为最不可能的是H₂O，他的理由是    ．

②要说明另外的两种粒子是否起到催化作用，小红同学设计了如下实验，完成了这次探究活动．

实验步骤	实验现象	结论
a．取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2﹣3滴稀硫酸	溶液几乎没有气泡放出	实验证明，起催化作用的是铜离子
b．另取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2﹣3滴氯化铜溶液	溶液中有大量气泡放出

（5）．小玲同学称取一定质量的高锰酸钾固体放入大试管中，将温度控制在250℃加热制取O₂．实验结束时，该同学发现用排水法收集到的O₂大于理论产量．针对这一现象，同学们进行了如下探究：

【提出猜想】猜想 I：反应生成的二氧化锰分解放出O₂；

猜想Ⅱ：反应生成的锰酸钾分解放出O₂；

猜想Ⅲ：  

【实验验证】同学们分成两组，分别进行下列实验：

第一组同学取一定质量的二氧化锰，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，则猜想I错误；

第二组同学取锰酸钾在250℃条件下加热，没有用测定质量的方法得出了猜想Ⅱ正确的结论．该组同学选择的实验方法是     ．

【拓展延伸】实验发现，氯酸钾固体加热制取氧气的反应速率很慢，但如果将高锰酸钾固体与氯酸钾固体混合加热，则氯酸钾的分解速率大大加快．请说明高锰酸钾在氯酸钾的分解反应中是否作催化剂，为什么？     ．

Answer 1

【考点】氧气的制取装置；检查装置的气密性；氧气的收集方法；氧气的检验和验满；制取氧气的操作步骤和注意点；催化剂的特点与催化作用；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式．

【专题】常见气体的实验室制法、检验、干燥与净化．

【分析】（1）高锰酸钾受热时能够分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；  

（2）实验室通常用大理石或石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应不需要加热，大理石和石灰石的主要成分是碳酸钙，能和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳；

（3）通常情况下，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气；

（4）根据实验现象可以判断相关方面的问题；

（5）高锰酸钾受热分解生成二氧化锰、锰酸钾和氧气，生成的二氧化锰可以用作氯酸钾分解的催化剂．

【解答】解：（1）用加热高锰酸钾制氧气需要加热，选用发生装置是A；

该反应的符号表达式为：2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；

若用装置G收集氧气，因为氧气的密度比空气大，氧气应从a端通入；

用此装置收集氧气时检验氧气收集满的方法是：把带火星的木条放在b导管口，如果带火星的木条复燃，说明已经收集满．

故填：A；2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；a；把带火星的木条放在b导管口，如果带火星的木条复燃，说明已经收集满．

（2）实验室可用块状大理石和稀盐酸来制取二氧化碳不需要加热，应该用B装置作为发生装置；

二氧化碳能够溶于水，不能用排水法收集，密度比空气大，可以用向上排空气法收集，即用C装置收集；

若用F装置收集CO₂，油层的作用是防止二氧化碳溶于水．

故填：BC；防止二氧化碳溶于水．

（3）小明同学选用如图2所示的装置制取氧气，应该是利用过氧化氢制取氧气，制取过程中所发生的符号表达式为：2H₂O₂2H₂O+O₂↑；

该实验操作的目的是检查装置的气密性．

故填：2H₂O₂2H₂O+O₂↑；检查装置的气密性．

（4）【初次探究】实验证明，在过氧化氢溶液中滴加CuSO₄溶液能显著加快过氧化氢的分解，如果要确定CuSO₄是催化剂，还必须通过实验确定它在化学反应前后的化学性质和质量都没有发生改变．

故填：化学性质和质量都没有发生改变．

【再次探究】①小红同学认为最不可能的是H₂O，他的理由是过氧化氢溶液溶液中有水，所以水不是催化剂．

故填：过氧化氢溶液溶液中有水，所以水不是催化剂．

②完成探究活动如下表所示：

实验步骤	实验现象	结论
a．取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2﹣3滴稀硫酸	溶液几乎没有气泡放出	实验证明，起催化作用的是铜离子
b．另取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2﹣3滴氯化铜溶液	溶液中有大量气泡放出

（5）【提出猜想】猜想 I：反应生成的二氧化锰分解放出O₂；

猜想Ⅱ：反应生成的锰酸钾分解放出O₂；

猜想Ⅲ：反应生成的锰酸钾和二氧化锰都分解放出氧气．

故填：反应生成的锰酸钾和二氧化锰都分解放出氧气．

【实验验证】第一组同学取一定质量的二氧化锰，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，则猜想Ⅰ错误；

第二组同学取锰酸钾在250℃条件下加热，没有用测定质量的方法得出了猜想Ⅱ正确的结论．该组同学选择的实验方法是把带火星的木条放入试管中，通过观察带火星的木条是否复燃来判断是否产生了氧气．

故填：把带火星的木条放入试管中．

【拓展延伸】高锰酸钾不是氯酸钾分解的催化剂，而高锰酸钾分解生成的二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂．

故填：高锰酸钾不是催化剂，高锰酸钾分解生成的二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂．

【点评】合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．