题目内容

20．某校化学兴趣小组的同学根据实验室提供的仪器和药品，在老师的指导下从图中选择装置进行了氧气的制备实验．

（1）写出仪器名称：a试管，b集气瓶．
（2）因为氧气不溶于水，故可采用E装置收集（填字母序号，下同）；因为氧气的密度比空气大，故可以选用C装置收集．
（3）在实验室中用二氧化锰和过氧化氢制取氧气，应选择的发生装置是B．若要收集一瓶较纯净的氧气，应选择的收集装置是E，该反应的文字表达式为过氧化氢溶液$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
（4）实验室用高锰酸钾制取氧气应选用的发生装置是A，为了防止高锰酸钾粉末进入导管，该装置还必须作出的一项改正是试管口需要放一团棉花，该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，．
（5）该实验中有很多注意事项，如试管口要略向下倾斜，加热之前要先预热…请你另补写一条注意事项实验结束先撤导管，后熄灭酒精灯．
（6）李明同学称取一定质量的KMnO4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，李明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MnO2分解放出O2；
猜想Ⅱ：反应生成的KMnO4
和MnO2分解都放出O2．
【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MnO2，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、Ⅲ错误；第二组同学取KMnO4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将带火星的木条放入试管内．
【拓展延伸】实验发现KClO3固体加热制取O2的反应速率很慢，但如果将KMnO4固体与KClO3固体混合加热，则KClO3的分解速率大大加快．请说明KMnO4在KClO3的分解反应中是否作催化剂，为什么？高锰酸钾不是催化剂，是因为加了高锰酸钾之后，产生氧气速度加快是因为高锰酸钾分解也会产生氧气，同时产生的二氧化锰对氯酸钾的分解起催化作用．

分析 （1）根据实验室常用仪器的名称和题中所指仪器的作用进行分析；
（2）根据氧气不易溶于水，可以用排水法收集，氧气密度比空气大，可以用向上排空气法收集进行分析；
（3）根据实验室用过氧化氢制取氧气的反应物是固体和液体，反应条件是常温，排水法的收集的氧气纯净，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气进行分析；
（4）根据实验室用高锰酸钾制取氧气的反应物是固体，反应条件是加热，试管口需要放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气进行分析；
（5）根据实验室制取氧气的注意事项进行分析；
（6）【实验验证】根据实验现象，可以判断物质的性质；氧气能够供给呼吸，支持燃烧，能使带火星的木条复燃进行分析；
【拓展延伸】根据高锰酸钾加热分解也会产生氧气进行分析．

解答 解：（1）通过分析题中所指仪器的作用可知，a是试管，b是集气瓶；
（2）氧气不易溶于水，可以用排水法收集，故选：E，氧气密度比空气大，可以用向上排空气法收集，故选：C；
（3）实验室用过氧化氢制取氧气的反应物是固体和液体，反应条件是常温，排水法的收集的氧气纯净，所以在实验室中用二氧化锰和过氧化氢制取氧气，应选择的发生装置是B，收集一瓶较纯净的氧气，应选择的收集装置是E，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，文字表达式为：过氧化氢溶液$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
（4）实验室用高锰酸钾制取氧气的反应物是固体，反应条件是加热，所以应选用的发生装置是A，试管口需要放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，文字表达式为：高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
（5）通过分析实验室制取氧气的注意事项可知，实验结束先撤导管，后熄灭酒精灯；
（6）【实验验证】在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO2的质量不变，说明250℃时，二氧化锰不能分解，所以猜想Ⅰ和Ⅲ错误；氧气能够支持燃烧，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伸入试管中，木条复燃；
【拓展延伸】如果将KMnO4固体与KClO3固体混合加热，则KClO3的分解速率大大加快，KMnO4在KClO3的分解反应中不是作催化剂，原因是加了高锰酸钾之后，产生氧气速度加快是因为高锰酸钾分解也会产生氧气，同时产生的二氧化锰对氯酸钾的分解起催化作用．
故答案为：（1）试管，集气瓶；
（2）E，C；
（3）B，E，过氧化氢溶液$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
（4）A，试管口需要放一团棉花，高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
（5）通过分析实验室制取氧气的注意事项可知，实验结束先撤导管，后熄灭酒精灯；
（6）【实验验证】Ⅰ和Ⅲ，将带火星的木条放入试管内；
【拓展延伸】高锰酸钾不是催化剂，是因为加了高锰酸钾之后，产生氧气速度加快是因为高锰酸钾分解也会产生氧气，同时产生的二氧化锰对氯酸钾的分解起催化作用．

点评 本题主要考查常见气体的发生装置与收集装置的探究，发生装置依据反应物的状态和反应条件选择，收集装置依据气体的密度和溶解性选择．

练习册系列答案
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