题目内容

5．某班级的几个兴趣小组用图1中学化学实验常见的实验装置探究氧气的实验室制法
（1）请写出有标号仪器的名称：①酒精灯；②集气瓶．
（2）甲小组用过氧化氢溶液和二氧化锰反应制取较纯净的氧气，发生装置和收集装置是BD，其化学方程式是．收集氧气也可用F装置，气体应从　　（填“a”或“b”）端管口通入．
（3）乙小组用氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气，反应的化学方程式是2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑，二氧化锰在其中起催化作用，化学反应前后，二氧化锰的质量和化学性质不变．
为了测定一定质量的氯酸钾产生氧气的量，乙小组还进行了如下实验研究：
【实验过程】：称取一定质量的氯酸钾和二氧化锰混合物16.0g，放入大试管中加热至质量不再变化为止，称得固体质量为11.2g．
【数据处理】：①根据质量守恒定律，计算得到氧气的质量为4.8 g．
②列式计算混合物中氯酸钾的质量．

【反思应用】图2中图象能正确表示上述实验过程的是D．
（4）丙小组用高锰酸钾制取氧气，他们称取一定质量的高锰酸钾固体放入A装置中，指出A装置的不足之处是试管口没有放一团棉花，将装置改进后，将温度控制在250℃加热制取O2．实验结束时，乙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K2MnO4分解放出O2；
猜想Ⅲ：反应生成的K2MnO4和MnO2分解放出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和III错误；第二组同学取K2MnO4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把带火星的木条伸入试管，带火星的木条复燃．
【拓展延伸】：实验发现，用氯酸钾固体加热制取氧气的反应速率很慢，但如果将高锰酸钾固体与氯酸钾固体混合加热，则氯酸钾的分解速率大大加快，请说明高锰酸钾在氯酸钾的分解反应中是否作催化剂，为什么？不是，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．

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，排水法收集的氧气纯净，氧气密度比空气大进行分析；
（3）根据氯酸钾在二氧化锰的催化作用下分解生成氯化钾和氧气，二氧化锰是该反应的催化剂，以及催化剂的定义进行分析；
【数据处理】：①根据质量守恒定律计算生成氧气的质量；
②根据氧气的质量和化学方程式进行计算；
【反思应用】根据反应过程中各物质的变化进行分析；
（4）根据实验室用高锰酸钾制取氧气时，需要在试管口放一团棉花进行分析；
【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；
【拓展延伸】根据高锰酸钾加热分解也会产生氧气解答．

解答 解：（1）通过分析题中所指仪器的作用可知，①是酒精灯，②是集气瓶；
（2）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，排水法收集的氧气纯净，所以发生装置和收集装置是BD，氧气密度比空气大，所以收集氧气也可用F装置，气体应从a端管口通入；
（3）氯酸钾在二氧化锰的催化作用下分解生成氯化钾和氧气，化学方程式为：2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑，二氧化锰是该反应的催化剂，起催化作用，化学反应前后，二氧化锰的质量和化学性质不变；
【数据处理】：①由质量守恒定律可知，生成氧气的质量为：16g-11.2g=4.8g；
②设参加反应的氯酸钾的质量为x
2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑
  245                        96
    x                         4.8g
$\frac{245}{x}$=$\frac{96}{4.8g}$
 x=12.25g；
【反思应用】A、反应过程中，二氧化锰的质量不会改变，故A错误；
B、氯酸钾质量应该减小到零，故B错误；
C、氯化钾的质量从零开始逐渐增大，然后不变，故C错误；
D、氯酸钾分解生成氯化钾和氧气，固体质量减小，所以二氧化锰的质量分数逐渐增大，然后不变，故D正确
故选：D；
（4）实验室用高锰酸钾制取氧气时，需要在试管口放一团棉花，所以A装置的不足之处是试管口没有放一团棉花；
【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．
给答案为：（1）酒精灯，集气瓶；
（2）BD，a；
（3）2KClO3$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑，催化，质量，化学性质；
【数据处理】：①4.8g；
②12.25g；
【反思应用】D；
（4）试管口没有放一团棉花；
【实验验证】Ⅰ和Ⅲ；把带火星的木条伸入试管中，木条复燃；
【拓展延伸】不是   加了高锰酸钾之后，产生氧气的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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4．以下现象和事实用分子的观点解释合理的是（　　）
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C．久放于烈日下的自行车容易爆胎，由于受热时气体分子体积变大
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16．现有以下六种物质：①硫酸铜 ②氯化钠 ③氢氧化钙 ④氢氧化钠 ⑤碳酸氢钠 ⑥纯碱，请选择适当物质的化学式或书写化学方程式填空：
（1）厨房中常用的调味品NaCl；
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20．今年为增强内需促进经济发展，家用汽车发展较快．
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