Question

2．小强和几位同学在实验室用下列装置制取几种气体．

（1）写出图中的仪器名称：③长颈漏斗，④锥形瓶．
（2）小强想用氯酸钾制取较纯净的氧气，他应选择的发生装置为A（填字母）收集装置为D，写出该反应的化学方程式为2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，加热时试管口要略向下倾斜的原因是防止冷凝水倒流引起试管炸裂．收集完毕后要先从水槽中移出导管，再熄灭酒精灯．收集后经检验发现氧气中含有少量空气的原因有集气瓶内未装满水（合理均可）．
（3）小翔选用B和C装置制取氧气，写出反应的化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，制取气体时，仪器③的下端必须伸入到液面以下；用C装置收集氧气时，导管伸入到接近集气瓶底部的原因是便于排尽空气，验满氧气的方法是将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃则满．
（4）小明通过查阅资料得知：①二氧化碳是一种密度比空气大且能溶于水的气体；②实验室用大理石固体和稀盐酸反应制二氧化碳．则实验室制取二氧化碳的装置组合为BC（填字母）．如何检验生成的气体为二氧化碳CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O（用化学方程式表示）．
（5）小李同学欲通过实验证明“二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂”这一命题．他设计并完成了下表所示的探究实验：

	实验操作	实验现象	各步骤结论
实验一	将氯酸钾加热，直至融化，伸入带火星的木条，	木条复燃	氯酸钾受热直至融化才分解产生氧气，但是时间较长、温度较高．
实验二	加热二氧化锰，伸入带火星的木条，	木条不复燃	二氧化锰受热不产生氧气．
实验三	将MnO2与KClO3的混合物加热，只需稍微加热，伸入带火星的木条，	木条迅速复燃	混合物稍微受热分解迅速产生氧气，

总结：二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂．
①请你帮小明同学填写上表中未填完的空格；
②在小明的探究实验中，实验一和实验二起的作用是对比（或比照等）；
③小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明．第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是：比较MnO₂在KClO₃分解前后的质量；第二方面的实验是从反应后的剩余物中分离出的黑色物质再与氯酸钾混合加热，其目的是：验证从反应后的剩余物中分离出的物质是否能加快KClO₃的分解．

Answer 1

分析 （1）据常用仪器回答；
（2）氯酸钾制取氧气属于固体加热型，故选发生装置A，收集纯净的氧气用排水法，并据反应原理书写方程式，据实验注意事项分析解答；
（3）B装置是固液常温型制取气体的发生装置，利用过氧化氢制取氧气可用此发生装置，据反应原理书写方程式，长颈漏斗下端要伸入液面以下，防止生成的氧气从长颈漏斗逸出；排空气法导管接近集气瓶底部是为了排尽瓶内空气，验满氧气的方法是将带火星的木条放于集气瓶口，观察木条是否复燃进行判断；
（4）实验室用大理石固体和稀盐酸反应制二氧化碳属于固液常温型，故选发生装置B，二氧化碳密度比空气大且能溶于水，所以用向上排空气法收集；检验二氧化碳用澄清石灰水，据反应原理书写方程式；
（5）①根据实验目的：要证明证明“二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂”，所以要加热二者的混合物；并根据实验现象、结论分析填表；
②根据对比实验的探究方法回答．
③根据催化剂的定义和特点回答．

解答 解：（1）标号仪器分别是长颈漏斗和锥形瓶；
（2）氯酸钾制取氧气属于固体加热型，故选发生装置A，收集纯净的氧气用排水法，氯酸钾在二氧化锰的催化作用下生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；加热时试管口要略向下倾斜是为了防止冷凝水倒流引起试管炸裂；收集完毕后要先移导管后熄灯，防止水倒吸入热的试管引起试管炸裂．收集后经检验发现氧气中含有少量空气，可能的原因有集气瓶未装满水，混入空气，也可能是未等气泡连续、均匀冒出就立即收集，导致试管内的空气进入集气瓶；
（3）B装置是固液常温型制取气体的发生装置，利用过氧化氢制取氧气可用此发生装置，反应的化学方程式为2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；长颈漏斗下端要伸入液面以下，防止生成的氧气从长颈漏斗逸出；排空气法导管接近集气瓶底部是为了排尽瓶内空气，验满氧气的方法是将带火星的木条放于集气瓶口，观察木条是否复燃进行判断；
（4）实验室用大理石固体和稀盐酸反应制二氧化碳属于固液常温型，故选发生装置B，二氧化碳密度比空气大且能溶于水，所以用向上排空气法收集；检验二氧化碳用澄清石灰水，二氧化碳与石灰水的主要成分氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式是：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（5）①实验三要看二氧化锰在氯酸钾分解反应中是否起催化作用，所以要加热二者的混合物；只加热氯酸钾，要加热到熔化才有少量氧气放出，说明生成氧气的速率较慢，且须加热到较高的温度；实验二：加热二氧化锰，伸入带火星的木条，木条不复燃，说明加热二氧化锰不能生成氧气；
②实验一和实验二是对比实验，通过对比得出二氧化锰的作用；
③催化剂的特点是“一变，两不变”，即反应速率变，质量和化学性质不变，要证明物质是催化剂，必须同时验证这三点，所以在证明了二氧化锰能改变氯酸钾分解的反应速率之外，还需要比较MnO₂在KClO₃分解前后的质量；第二方面：验证从反应后的剩余物中分离出的物质是否能加快KClO₃的分解，即化学性质是否改变；
故答案为：（1）长颈漏斗；锥形瓶；
（2）A；D；2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；防止冷凝水倒流引起试管炸裂；水槽中移出导管；熄灭酒精灯；集气瓶内未装满水（合理均可）；
（3）2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；伸入到液面以下；便于排尽空气；将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃则满；
（4）CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（5）①

	实验操作	实验现象	各步骤结论
实验一	将氯酸钾加热，直至融化，伸入带火星的木条，	木条复燃	氯酸钾受热直至融化才分解产生氧气，但是 时间较长、温度较高．
实验二	加热二氧化锰，伸入带火星的木条，	木条不复燃	二氧化锰受热不产生 氧气．
实验三	将MnO2与KClO3的混合物加热，只需稍微加热，伸入带火星的木条，	木条迅速复燃	混合物稍微受热分解迅速产生氧气，

②对比（或比照等）；
③比较MnO₂在KClO₃分解前后的质量；验证从反应后的剩余物中分离出的物质是否能加快KClO₃的分解．

点评 本题考查知识综合，很好的考查了实验室制取氧气的反应原理、装置选取、注意事项、二氧化碳的检验及对催化剂概念的理解等知识，较好考查了学生分析、解决问题的能力．