Question

7．从事科学实验的重要环节是进行科学实验设计．科学实验的正确步骤应为：①明确实验目的；②收集有关资料；③设计合理方案；④进行科学实验．请你按照以上四个步骤，完成以下实验设计，根据如图回答问题：

（1）在实验室中用过氧化氢（H₂O₂）制取氧气．
【明确实验目的】：用过氧化氢在实验室里制取氧气．
【收集有关资料】过氧化氢是一种无色液体，在二氧化锰的催化作用下，迅速分解出氧气，其反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【设计合理方案】发生装置选用A（填序号，下同），收集装置选用C或D．
【进行科学实验】
（2）在实验室中，可以用加热氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰固体混合物制取氧气．
①【明确实验目的】：用加热氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰固体混合物制取氧气．
②【收集有关资料】：氯酸钾是白色的固体，二氧化锰是黑色的固体．且二氧化锰在反应中起催化作用．
③设计合理方案：若选用D收集装置收集氧气，你验证集气瓶中是否已收集满的方法是将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了．
④现将干燥的氯酸钾与二氧化锰的混合物28克放入大试管中加热，完全反应后，冷却剩余固体的总质量为18.4克，根据质量守恒定律可知制得氧气9.6克，求原混合物中氯酸钾的质量．

Answer 1

分析 （1）【收集有关资料】首先根据反应原理找出反应物、生成物、反应条件，根据化学方程式的书写方法、步骤进行书写即可；
【设计合理方案】根据反应物的状态和反应条件来确定制取装置，根据气体的性质来确定收集装置；
（2）①用加热氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰固体混合物制取氧气；
②根据二氧化锰在实验中所起的作用来分析；
③氧气的验满方法是：将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了；
④根据氯酸钾在二氧化锰的催化作用下生成氯化钾和氧气，依据质量守恒定律求出氧气质量，在依据化学方程式计算氯酸钾的质量．

解答 解：（1）【收集有关资料】过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【设计合理方案】过氧化氢是液体，二氧化锰是固体，该反应属于固液常温下制取气体，所以选择装置A来制取；氧气不易溶于水，密度比空气大，所以可以选择排水法或向上排空气法来收集；故填：A；C或D；
（2）①用加热氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰固体混合物制取氧气；故填：用加热氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰固体混合物制取氧气；
②在该反应中，二氧化锰加快了氯酸钾的分解速率，而本身的质量与化学性质不变，属于该反应的催化剂，对反应起到了催化作用；故填：催化作用；
③氧气的验满方法是：将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了；故答案为：将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了；
④由质量守恒定律可知，生成氧气的质量为：28g-18.4g=9.6g，故填：9.6；
解：设需要氯酸钾的质量为x，
2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑
  245                            96
    x                            9.6g
$\frac{245}{96}=\frac{x}{9.6g}$
x=24.5g
答：原混合物中氯酸钾的质量为24.5g．

点评 本考点主要考查了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和有关的计算等，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