Question

3．某校化学兴趣小组的同学根据实验室提供的仪器和药品，在老师的指导下从如图中选择装置进行了氧气的制备实验．

（1）写出仪器a的名称：锥形瓶．
（2）甲同学从如图中选择B、E装置的组合制取氧气，反应的文字表达式为：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气．若选择A、C装置的组合制取氧气，反应的文字表达式氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气．  实验结束时应先撤导管后熄灭酒精灯的原因水槽中的水进入试管引起试管破裂
（3）乙同学称取一定质量的KMnO₄固体放入大试管中，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，则猜测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中，木条复燃．
【拓展延伸】实验发现，KClO₃固体加热制取O₂的反应速率很慢，但如果将KMnO₄固体与KClO₃固体混合加热，则KClO₃的分解速率大大加快，请说明KMnO4在KClO₃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．
（4）检查A装置气密性的方法是在连接好装置后，将导管一端伸入水中，用手捂住试管，若导管口有气泡冒出，且松手后导管内形成一段水柱，则气密性良好
（5）实验室制取气体选择发生装置的依据是反应物的状态和反应条件，选择收集装置的依据是气体密度和溶解性．

Answer 1

分析 （1）根据常见仪器的名称及用途进行分析；
（2）根据实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气时不需要加热进行分析；根据实验室用高锰酸钾或氯酸钾制氧气就需要加热，加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，是为了防止高锰酸钾粉末进入导管；根据氯酸钾写出反应的文字表达式；实验结束后要先移导管后移灯的原因，防止水槽中的水进入试管引起试管破裂．
（3）【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；
（4）根据化实验室中检查装置气密性的方法进行分析解答．
（5）在实验室制取气体时，需要考虑：制取气体的化学反应原理，制取气体应采用的制取装置与收集装置，据此进行分析解答．

解答 解：（1）带有标号仪器的名称：a是（2）在实验室中用过氧化氢溶液制取氧气，属于固液常温型，故选B；氧气浓度比空气大、不易溶于水，可采取向上排气法⑤或排水法③进行收集；
（2）过氧化氢分解生成水和氧气，发生反应的文字表达式为：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；若用高锰酸钾制取氧气，需要加热，应选择的发生装置为A；为防止高锰酸钾随气流进入导气管，试管口应放一团棉花；所以选择A、C装置的组合制取氧气，应为氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气来制氧气该反应的文字表达式为：氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气；实验结束后要先移导管后移灯的原因，防止水槽中的水进入试管引起试管破裂．
（3）【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．
（4）在连接好装置后，将导管一端伸入水中，用手捂住试管，若导管口有气泡冒出，且松手后导管内形成一段水柱，则气密性良好．
（5）因为发生装置的选定与反应物的状态和反应条件有关．如反应物是固体+液体反应，不需加热，属于固液常温型制取气体；反应物都是固体，且需要加热，属于固体加热型，需要选用有酒精灯等加热装置的装置．故确定某种气体的发生装置时，需要考虑的因素是反应物的状态和反应条件．
实验室制取气体收集方法，一般考虑气体物理性质中的密度和溶解性，化学性质中看它是否与水发生化学反应；难溶于水或不易溶于水且不与水反应的气体可用排水法收集；密度比空气大的气体（不能与空气中的成分反应）可用向上排空气法收集，密度比空气小的气体（不能与空气中的成分反应）可用向下排空气法收集．
故答案为：（1）锥形瓶；
（2）过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气；水槽中的水进入试管引起试管破裂；
（3）【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．
（4）在连接好装置后，将导管一端伸入水中，用手捂住试管，若导管口有气泡冒出，且松手后导管内形成一段水柱，则气密性良好；
（5）反应物的状态和反应条件；气体密度和溶解性．

点评 本题重点考查实验室制取气体的发生装置和收集装置，以及实验中的注意事项，需要同学们对常见实验做到了然于心．