Question

9．实验室制取气体常常用到下列装置，根据给出的装置回答下列问题：

（1）写出标号仪器的名称：①锥形瓶，②长颈漏斗；
（2）若该实验选择装置A来制取氧气，请写出该反应的符号表达式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）若选择高锰酸钾制取O₂，该反应的符号表达式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，若该瓶氧气用于铁丝的燃烧实验，最好选用的装置组合为CD，该套装置有一处不足的地方，请你指出并加以改进：试管口要塞一团棉花，写出铁丝在氧气中燃烧反应的符号表达式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄，用图G装置来收集氧气：气体应从a （填“a”或“b”）端通入，若瓶中装满水，气体从b端通入广口瓶；
（4）实验室在常温下用块状的电石与水反应制取不溶于水的乙炔气体，该反应必须严格控制加水的速度，以免剧烈反应放热发生装置炸裂，则图中最适合制取乙炔气体的发生装置是B，收集装置是D；
（5）小雨阅读课外资料得知：双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂，于是他对氧化铜作催化剂进行了探究．
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化剂效果更好？
【设计实验】小雨以生成等体积的氧气为标准，设计了下列三组实验（其它可能影响实验的因素均忽略）．

实验序号	KClO3质量	其他物质质量	待测数据
①	1.2g	无
②	1.2g	CuO   0.5g
③	1.2g	MnO2   0.5g

（1）上述实验你设计的“待测数据”是收集等量氧气所需时间；若实验②比实验①的“待测数据”更    （填“大”或“小”），说明氧化铜能加快氯化钾的分解速率；
（2）将实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥、称量，若得到0.5g黑色粉末，再将黑色粉末放入试管中，向其中倒入适量双氧水，观察到大量气泡产生，说明氧化铜还能作氯酸钾的催化剂；
（3）你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是探究氧化铜和二氧化锰哪一个催化效果好．

Answer 1

分析 （1）根据常用仪器的名称进行分析；  
（2）根据通常情况下，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气进行分析；
（3）根据高锰酸钾受热时能够分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气写出反应的符号表达式即可；根据铁丝在O₂中燃烧时的注意事项进行分析；根据用KMnO₄制取氧气时的注意事项进行分析；根据铁和氧气在点燃的条件下生成四氧化三铁进行分析；根据氧气的密度比空气的大、氧气密度比水小考虑氧气的进气口即可；
（4）根据制取气体的药品的状态来选择合适的发生装置，根据气体的物理性质来选择合适的收集装置；
（5）①运用催化剂的概念和本题的实验目的证明氧化铜能加快氯酸钾的分解解答；如果氧化铜能加快氯酸钾的分解速率，实验②比实验①所用时间小．
②根据黑色粉末放入试管中，向其中倒入适量双氧水，观察到大量气泡产生，说明氧化铜还能作氯酸钾的催化剂，分析解答．
③实验③和实验②对比的目的是探究氧化铜和二氧化锰哪一个催化效果好．

解答 解：（1）图中指定仪器的名称：①是锥形瓶，②是长颈漏斗．
故填：锥形瓶；长颈漏斗．
（2）装置A常用于过氧化氢分解制取氧气，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，该反应的符号表达式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
故填：：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）高锰酸钾受热时能够分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的符号表达式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂；实验室用KMnO₄制取O₂时需要加热，可选用的发生装置是C装置；铁丝在O₂中燃烧时，为防止生成物熔化溅落下来使瓶底炸裂，集气瓶的底部应放少量的水，用于铁丝燃烧实验的氧气最好选择图中的D收集；加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，是为了防止高锰酸钾粉末进入导管；铁和氧气在点燃的条件下生成四氧化三铁，反应的符号表达式为：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；因氧气的密度比空气的大，用排空气法收集氧气时，气体应从装置的长管a端进入聚集在集气瓶的下方，把空气从短管排出；若瓶中装满水，因为氧气密度比水小，气体从b端通入广口瓶；
故填：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；CD；试管口要塞一团棉花；3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；a；b；
（4）实验室在常温下用块状电石与水反应制取不易溶于水的乙炔气体时不需要加热，可以用B装置作为发生装置，因为B装置中的注射器可以控制液体药品的流量，从而可以控制反应速率；因为乙炔不易溶于水，可以用排水法收集，即用D装置收集，因为乙炔的密度比空气小，可以用向下排空气法收集，即用F装置收集，利用排水法收集的乙炔比较纯净；
故填：B；D；
（5）①本题的实验目的证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，所以“待测数据”是收集等量氧气所需时间．如果氧化铜能加快氯酸钾的分解速率，实验②比实验①所用时间小；
故答案为：收集等量氧气所需时间；小；
②实验②反应后的固体只有氧化铜，而且正好是加入的氧化铜的量，我们可以向试管中倒入适量的双氧水，观察到大量气泡．说明氧化铜还能作氯酸钾的催化剂；
故填：氧化铜还能作氯酸钾的催化剂；
③实验③和实验②对比的目的是探究氧化铜和二氧化锰哪一个催化效果好．
故填：探究氧化铜和二氧化锰哪一个催化效果好．

点评 本考点主要考查了仪器的名称、气体的制取装置和收集装置的选择，同时也考查了化学方程式的书写，综合性比较强．气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关．