Question

2．某校化学兴趣小组的同学利用下列装置进行实验．
实验目的：
（1）用高锰酸钾制取一瓶氧气，做细铁丝燃烧的实验．
（2）粗略测定加热2克高锰酸钾所收集到的氧气体积．
（用化学方程式表示）细铁丝在氧气中燃烧：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄
仪器认识：写出仪器①②的名称：①试管②量筒
装置连接：为达到实验目的（2），各装置的正确连接顺序是：（填接口的字母）
a→c→b→d
问题分析：（1）实验过程中发现B瓶中的水变红了，原因是：试管口没放棉花，高锰酸钾随气流进入导气管
（2）用收集到的氧气做细铁丝试验时，发现瓶底炸裂，发生失误的操作原因可能是：集气瓶底部未放水或一些沙子
（3）请根据化学方程式计算出理论上2克高锰酸钾完全分解可生成多少克氧气？
（4）同学们在实际中测得氧气在标准状况下的体积为177毫升，换算成质量为0.253克，超过理论量．从理论上推测：你认为超过理论量的氧气可能来源于什么物质？K₂MnO₄、MnO₂（写出所有可能，空气、水因素忽略不计）．

Answer 1

分析 反应原理：①高锰酸钾制氧气：知其反应物为高锰酸钾，生成物为锰酸钾、二氧化锰、氧气，反应条件为加热，可书写化学方程式；②细铁丝在氧气中燃烧：知其反应物为铁和氧气，生成物为四氧化三铁，反应条件为点燃，可书写出化学方程式；
仪器认识：了解常用仪器的名称和应用，即可轻松解答；
装置连接：为达到实验目的粗略测定加热2g高锰酸钾所收集到的氧气体积，则各装置的正确连接顺序是a→c→b→d；
问题分析：由图知：（1）装置A试管口缺少一团棉花，会导致KMnO₄进入导管，进入B瓶，使水变红；
（2）铁丝燃烧实验集气瓶应保留少量水，以免细铁丝在氧气中燃烧，瓶底炸裂；
（3）根据化学方程式的计算依据反应物可求生成物；
（4）中水的体积即为收集的氧气的体积．制得氧气的实际量高于理论量，题中提示除去可能混有空气、水因素外，只可能来源于含有氧元素的生成物K₂MnO₄、MnO₂．

解答 解：反应原理：高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应方程式是：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；铁丝与氧气在点燃的条件下生成四氧化三铁，方程式是：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；
仪器认识：标号仪器分别是试管和量筒；
装置连接：要测定分解高锰酸钾所得到的氧气的体积，由于氧气不易溶于水，所以可将气体通过B装置，利用排水法收集氧气，排出的水的体积即是生成的氧气的体积；通入氧气应从c进入，随着瓶内气压增大，将水从b压入量筒内，从而测量出生成氧气的体积；
故答案为：c→b；
问题分析：
（1）实验过程中发现B瓶中的水变红了，原因是：试管口没放棉花，高锰酸钾随气流进入导气管；
（2）用收集到的氧气做细铁丝燃烧的实验时，发现瓶底炸裂，发生失误的操作原因可能是：瓶底未放水或一些沙子；
（3）设加热2g高锰酸钾完全分解，可生成氧气的质量为x
2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑
2×158                  32
2g                       x
$\frac{2×158}{2g}=\frac{32}{x}$
x=0.2025g
（4）C中水的体积即为收集的氧气的体积，制得氧气的实际量高于理论量，超出的氧气不会凭空产生，因为题中提示除去可能混有空气、水因素外，依据质量守恒定律化学反应前后元素的种类不变，只可能来源于含有氧元素的是K₂MnO₄、MnO₂．
故答案为：
实验目的：
（2）3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；试管；量筒；c→b；
问题分析：
（1）试管口没放棉花，高锰酸钾随气流进入导气管；
（2）集气瓶底部未放水或一些沙子；
（3）理论上2克高锰酸钾完全分解可生成氧气的质量为0.2025g；
（4）K₂MnO₄、MnO₂

点评 掌握实验室用高锰酸钾制取氧气的反应原理，测量气体体积的方法，铁丝燃烧的相关知识即可正确该题．