Question

3．今天是学校实验室的开放日，某小组的同学来到实验室准备练习制取和收集氧气，实验员张老师为他们提供了如图甲装置、仪器和药品．装置和仪器：

药品：高锰酸钾、过氧化氢溶液、二氧化锰、氯酸钾．
（1）写出标有序号的仪器名称：①水槽 ②集气瓶 ③漏斗．
（2）丽丽同学选择A装置加热铜绿，可看到绿色的固体逐渐变成黑色，铜绿受热的文字表达式是碱式碳酸铜 $\stackrel{加热}{→}$氧化铜+水+二氧化碳；．
（3）张勇同学选择了A和D制取和收集氧气，他可以选择的药品是高锰酸钾；（或氯酸钾和二氧化锰），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，如果要检验氧气是否收集满，操作方法是将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃则已满，使用该装置制氧气应需要的改进是在试管口放一团棉花．
（4）李芳同学想把二氧化锰和过氧化氢溶液同时装在装置B的试管中，当过氧化氢接触二氧化锰后，反应便立即开始，如果稍改变你所选择的装置，便可控制其反应的速度．请从右图的仪器中选择一种添加，以达到控制反应速度的目的．你选择的仪器③（填序号），控制反应速度的原理是：分液漏斗可以使液体的滴加随开随停．能用C收集氧气的原因氧气不易溶于水，应该等气泡连续并均匀冒出时才能收集氧气，看到集气瓶口一边有大气泡冒出时，说明氧气已经收集满了，此时应该先在水中用玻璃片盖上集气瓶，然后将集气瓶正放在桌面上．
（5）天然气、沼气的主要成分是甲烷（CH₄），它是无色无味的气体，密度比空气小，极难溶于水，能燃烧．实验室用无水醋酸钠和碱石灰固体混合物加热制取甲烷气体．若用此法制取甲烷气体，发生装置应选择A，可采用装置C 收集．
（6）请写出你在做化学实验时，减少实验对环境污染的一种做法控制实验药品用量（或对污染物进行处理后再排放、不乱倒废液和乱扔废物等）．

Answer 1

分析 （1）仪器装置要记住名称和用途；
（2）根据加热碱式碳酸铜的反应物和生成物、反应条件分析解答；根据给试管中的固体加热时的注意事项分析；
（3）张勇同学选择了A和D制取和收集氧气，需要加热制氧气有两种方法：用高锰酸钾制氧气、用氯酸钾制氧气，验满方法是利用氧气的支持燃烧的性质；
（4）要控制反应的速度可以用分液漏斗代替长颈漏斗，因为分液漏斗可使液体的滴入随开随停；分液漏斗有阀门可以阻止产生的气体从漏斗中逸出，所以不需把漏斗的下端深入液面以下；
（5）根据此反应是固体和固体的加热反应，来选择发生装置；再根据它的密度比空气小，极难溶于水，选择收集装置；
（6）减少实验对环境污染要从节约药品考虑．

解答 解：（1）①是水槽；②是集气瓶，③是漏斗，故答案为：水槽；集气瓶；漏斗；
（2）加热碱式碳酸铜生成氧化铜、水和二氧化碳，因此口观察到绿色粉末变为黑色，试管口有水珠生成，澄清的石灰水变浑浊，实验时，试管口要略微向下倾斜，这是为了防止冷凝水倒流到试管底部炸裂试管；反应的文字表达式是碱式碳酸铜 $\stackrel{加热}{→}$氧化铜+水+二氧化碳；故填：黑；碱式碳酸铜 $\stackrel{加热}{→}$氧化铜+水+二氧化碳；
（3）选择了A和D制取和收集氧气，也就选择了加热制氧气，需要加热制氧气有两种方法：用高锰酸钾制氧气、用氯酸钾制氧气，根据给定的药品因此是高锰酸钾；验满时将带火星的木条放到集气瓶口，如果复燃，说明已收集满；为防止高锰酸钾随气流进入导管需在试管口放一团棉花；
故答案为：高锰酸钾；高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃则已满；在试管口放一团棉花；
（4）图中的分液漏斗可以使液体的滴入随开随停，控制反应的速度，所以要控制反应的速度，我们可用图中③；氧气不易溶于水，故我们可用排水法法收集．应该等 气泡连续并均匀冒出时才能收集氧气，看到集气瓶口一边有大气泡冒出 时，说明氧气已经收集满了，此时应该先在水中用玻璃片盖上集气瓶，然后将集气瓶正放在桌面上．
故答案为：③；分液漏斗可以使液体的滴加随开随停；氧气不易溶于水；气泡连续并均匀冒出；集气瓶口一边有大气泡冒出；在水中用玻璃片盖上集气瓶；
（5）据题意可知，甲烷的制取是用无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物加热制取的．也就是固体和固体的加热反应，所以我们可用装置A作为发生反应；因为甲烷的密度比空气小，极难溶于水，我们可用排水法和向下排空气法收集．故答案为：A；C．
（6）由于同学们在实验室中还不能处理污染性气体，所以只能在做化学实验时，减少实验药品，减少对环境污染的气体排放．答案：控制实验药品用量（或对污染物进行处理后再排放、不乱倒废液和乱扔废物等）．

点评 本题考查了实验室制取氧气实验方案的设计的分析，难度不大，掌握常见气体发生装置的选择依据及收集方法是解题的关键．