Question

13．绘制实验设计图是填写实验报告常用的一项重要技能．如图1是某同学正在绘制的实验室用高锰酸钾制取氧气的装置图．

（1）请你帮他将装置图补充完整：
（2）写出用高锰酸钾制取氧气的化学方程式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）用收集到的氧气完成如图2实验时观察到：在空气中加热铁丝只能发生红热现象．但在氧气中却能剧烈燃烧，原因是空气中氧气含量相对较少，所以铁丝在氧气中燃烧的更剧烈_．
（4）如图3是某同学用足量红磷探究空气中氧气含量的实验装置．回答下列问题：
集气瓶事先放有少量水的原因是吸热、降温、减压防止胶塞弹开；待装置冷却至室温，打开弹簧夹观察到的现象水沿导管流入集气瓶，约占瓶中气体体积的$\frac{1}{5}$；请用物理和化学知识解释原因红磷燃烧消耗氧气，生成固体，使瓶中气体减少，气压变小，小于外界大气压，在压强差作用下，水流入集气瓶中，又由于氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$，所以水流入约瓶中气体体积的$\frac{1}{5}$．

Answer 1

分析 （1）根据实验室用高锰酸钾制取氧气的发生装置和收集装置将装置图补充完整；
（2）根据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；
（3）根据空气中的氧气含量较低进行分析；
（4）根据水能够吸收热量，从而能够降低温度，红磷燃烧时放出大量的热，能使集气瓶中的压强大于外界大气压等知识进行分析．

解答 解：（1）由图1和实验室用高锰酸钾制取氧气的装置可知，在图1中，试管口还缺少一团棉花，带导管的单口橡皮塞，所以，补充如下

（2）高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）在空气中加热铁丝只能发生红热现象．但在氧气中却能剧烈燃烧，原因是：空气中氧气的含量（或浓度）相对较少，因此在空气中只能发生红热现象，而在氧气中氧气的浓度大，能与氧气充分接触，能剧烈燃烧；
（4）集气瓶事先放有少量的水，能够吸热降温减压、吸收生成的五氧化二磷，从而使实验顺利进行；待装置冷却至室温，打开弹簧夹观察到的现象水沿导管流入集气瓶，约占瓶中气体体积的$\frac{1}{5}$，原因是：红磷燃烧消耗氧气，生成固体，使瓶中气体减少，气压变小，小于外界大气压，在压强差作用下，水流入集气瓶中，又由于氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$，所以水流入约瓶中气体体积的$\frac{1}{5}$．
故答案为：（1）

（2）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）空气中氧气含量相对较少，所以铁丝在氧气中燃烧的更剧烈；
（4）吸热、降温、减压防止胶塞弹开；
水沿导管流入集气瓶，约占瓶中气体体积的$\frac{1}{5}$；
红磷燃烧消耗氧气，生成固体，使瓶中气体减少，气压变小，小于外界大气压，在压强差作用下，水流入集气瓶中，又由于氧气约占空气总体积的$\frac{1}{5}$，所以水流入约瓶中气体体积的$\frac{1}{5}$．

点评 本题主要考查了实验室用高锰酸钾制取氧气的原理、装置和铁丝在氧气中燃烧的注意事项，属于基础的知识，难度不大．应加强实验的学习，提高实验的能力．