Question

15．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）写出仪器名称：a试管，b集气瓶；
（2）因为氧气不易溶于水，故可以采用E装置收集（填字母序号，下同）；因为氧气的密度比空气大，故可以选用C装置收集；
（3）实验室要用二氧化锰与过氧化氢制取氧气，选择的发生装置是B，若要收集一瓶较纯净的氧气，选择的收集装置是E，该反应的文字表达式为过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
（4）实验室用高锰酸钾制取氧气可选用的发生装置是A，为了防止高锰酸钾粉末进入导管，该装置还必须作出的一项改正是在试管口放一团棉花，该反应的文字表达式为高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
（5）该实验中有很多注意事项，如试管口要略向下倾斜；加热之前要先预热…请你另外写一条注意事项：用酒精灯的外焰加热；
（6）李明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，李明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分解都放出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错误．
第二组同学取K₂MnO₄在250℃条件下加热，用排水法收集到了氧气，则猜想II正确．
【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？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）根据氧气不易溶于水，可以采用排水法收集，因为氧气的密度比空气大，可以选用向上排空气法收集进行分析；
（3）根据实验室用过氧化氢制取氧气的反应物是固体和液体，反应条件是加热，排水法收集的氧气纯净，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；
（4）根据实验室用高锰酸钾制取氧气的反应物是固体，反应条件是加热，为了防止高锰酸钾粉末进入导管，需要在试管口放一团棉花，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；
（5）根据实验室制取氧气的注意事项进行分析；
（6）根据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是试管，b是集气瓶；
（2）氧气不易溶于水，可以采用排水法收集，故选：E，因为氧气的密度比空气大，可以选用向上排空气法收集，故选：C；
（3）实验室用过氧化氢制取氧气的反应物是固体和液体，反应条件是加热，所以选择的发生装置是B，排水法收集的氧气纯净，所以要收集一瓶较纯净的氧气，选择的收集装置是E，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，文字表达式为：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
（4）实验室用高锰酸钾制取氧气的反应物是固体，反应条件是加热，所以可选用的发生装置是A，为了防止高锰酸钾粉末进入导管，需要在试管口放一团棉花，高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，文字表达式为：高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
（5）该实验中有很多注意事项，如试管口要略向下倾斜；加热之前要先预热…另外写一条注意事项：用酒精灯外焰加热；
（6）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，所以猜想I错误；
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）试管，集气瓶；
（2）E，C；
（3）B，E，过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
（4）A，在试管口放一团棉花，文字表达式为：高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
（5）用酒精灯外焰加热；
（6）I；
Ⅱ；
【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．