Question

9．某校化学兴趣小组的同学根据实验室提供的仪器和药品，在老师的指导下选择如图中的装置进行氧气的制备实验．

（1）写出仪器a的名称：锥形瓶．
（2）甲组用B、E装置的组合制取氧气，在用胶皮管连接装置B和E中的玻璃导管时，应先把玻璃管口用水湿润，然后稍稍用力把玻璃管插入胶皮管，此实验中判断收集满氧气的方法是：当气泡由瓶口向外冒出时，证明氧气已经集满．收集氧气还可选用的装置是C．此实验中反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）乙组用氯酸钾与二氧化锰制取氧气，实验室用氯酸钾制取氧气有下列操作步骤：①点燃酒精灯，加热试管；②检查装置的气密性；③将药品装入试管，塞上带导管的单孔塞，固定在铁架台上；④用排水法收集氧气；⑤熄灭酒精灯；⑥将导气管从水中取出；⑦连接仪器．正确的操作顺序是B（填字母）．
A②⑦③①④⑤⑥B⑦②③①④⑥⑤C③④①⑦②⑤⑥D⑦③②①④⑥⑤
此实验中反应的化学方程式为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
实验中有些错误操作可能会导致试管炸裂，写出为避免试管炸裂的一个正确操作试管口略向下倾斜．
（4）丙组称取一定质量的高锰酸钾，将温度控制在250℃加热制取氧气，此实验中反应的化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．实验结束时，丙组同学发现用排水法收集到的氧气大于理论产量，针对这一现象同学们进行了如下探究：
【提出猜想】猜想一：反应生成的二氧化锰分解放出氧气；
猜想二：反应生成的锰酸钾分解放出氧气；
猜想三：反应生成的锰酸钾和二氧化锰分解都放出氧气．
【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二氧化锰，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得二氧化锰的质量不变，则猜想I错误；第二组同学取锰酸钾在250℃条件下加热，没有用测定质量的方法得出了猜想二正确的结论，该组同学选择的是实验方法是将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，证明猜想Ⅱ正确．
【拓展探究】实验发现，只加热氯酸钾固体制取氧气的反应速率很慢，但如果将高锰酸钾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？高锰酸钾不是催化剂，因为高锰酸钾在反应后的质量和性质发生了变化．

Answer 1

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）根据组装玻璃管和橡胶塞的正确操作，氧气的密度比水小，不易溶于水，氧气密度比空气大，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气进行分析；
（3）根据实验室用氯酸钾制取氧气时，需要先组装仪器，检验装置气密性，实验结束，需要先撤导管，后熄灭酒精灯，氯酸钾在二氧化锰的催化作用下分解生成氯化钾和氧气进行分析；
（4）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，以及催化剂的性质及氧气的性质分析回答．

解答 解：（1）通过分析题中所指仪器的作用可知，a是锥形瓶；
（2）在用胶皮管连接装置B和E中的玻璃导管时，应先把玻璃管口用水湿润，氧气的密度比水小，不易溶于水，所以实验中判断收集满氧气的方法是：当气泡由瓶口向外冒出时，证明氧气已经集满，氧气密度比空气大，所以收集氧气还可选用的装置是C，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）实验室用氯酸钾制取氧气时，需要先组装仪器，检验装置气密性，实验结束，需要先撤导管，后熄灭酒精灯，所以正确的顺序是⑦②③①④⑥⑤，故选：B，氯酸钾在二氧化锰的催化作用下分解生成氯化钾和氧气，化学方程式为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，为避免试管炸裂的一个正确操作是：试管口略向下倾斜；
（4）高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，
【实验验证】第一组同学加热二氧化锰一段时间，由二氧化锰的质量不变可知，反应生成的二氧化锰不能分解放出氧气；由于氧气有助燃性，所以，该组同学选择的实验方法是：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，证明猜想Ⅱ正确；
【拓展延伸】氯酸钾固体加热制取氧气的反应速率很慢，但如果将高锰酸钾固体与氯酸钾固体混合加热，则氯酸钾分解速率大大加快． 高锰酸钾不是催化剂．因为高锰酸钾在反应后的质量和性质发生了变化．
故答案为：（1）锥形瓶；
（2）用水湿润，当气泡由瓶口向外冒出时，证明氧气已经集满，C，2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）B，2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑，试管口略向下倾斜；
（4）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，
【实验验证】I，将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，证明猜想Ⅱ正确；
【拓展延伸】高锰酸钾不是催化剂，因为高锰酸钾在反应后的质量和性质发生了变化．

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．