Question

14．从事实探究的重要环节是进行探究实验设计，实验探究的正确步骤为：①明确实验目的；②收集有关证据；③设计合理方案；④进行探究实验．请你按照以上四步，完成以下实验设计，根据如图回答问题：

（1）在实验室中，可用过氧化氢溶液和二氧化锰混合来制取氧气，二氧化锰起催化作用．
①明确实验目的：在实验室里制取氧气．
②收集资料：写出过氧化氢溶液分解制取氧气的化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，氧气的密度大于（填“大于”或“小于”）空气的密度，且不易溶于水（填“不易”或“易”）．
③设计合理方案：发生装置选用B（填装置字母序号，下同），收集一瓶比较纯净的氧气选用的装置是D；若收集到的氧气不纯，可能的原因是ABC．（填序号）
A、导管口一有气泡马上就收集  B、装置漏气   C、收集气体的集气瓶未充满水
④进行探究实验：实验的第一步是检查装置的气密性．检查上述所选用的发生装置气密性的方法是关闭分液漏斗的活塞，将导气管一端浸入水中，用手握住锥形瓶外壁，若导管口有气泡冒出，则气密性良好，检验气体是氧气的方法是用带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃，证明是氧气．
（2）在实验室中用加热氯化铵与氢氧化钙固体混合物的方法可制得氨气，试完成如下设计：
①明确实验目的：在实验室制取氨气；
②收集资料：制取氨气化学方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂═CaCl₂+H₂O+2NH₃↑；氨气的密度比空气小，极易溶于水．
③设计合理方案：F发生装置选用A（填装置字母序号，下同），收集装置选用E．
④进行探究实验
（3）工业上常用氮气和氢气在高温、催化剂作用下合成氨气，请写出工业上合成氨气的化学方程式N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;催化剂\;\;\;}}{高温高压}$2NH₃．

Answer 1

分析 （1）根据过氧化氢分解能生成水和氧气；根据反应物、生成物的性质可以选择发生装置和收集装置以及检查装置气密性的方法；根据氧气的性质选择检验氧气的方法．
（2）根据在实验室制取氨气的反应原理配平化学方程式，选择发生装置、收集装置；
（3）根据化学反应的原理来书写化学方程式．

解答 解：（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下反应的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．其中二氧化锰起到催化作用；反应不需要加热，可以选择B装置制取氧气，氧气的密度比空气大，不易溶于水，可以用向上排空气法或排水法收集，排水法收集的氧气比较纯净．检验B装置气密性的方法是关闭分液漏斗的活塞，将导气管一端浸入水中，用手握住锥形瓶外壁，若导管口有气泡冒出，则气密性良好．检验氧气是用带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃，证明是氧气．故填：①催化；②2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；大于；不易；③B；D；ABC；④；关闭分液漏斗的活塞，将导气管一端浸入水中，用手握住锥形瓶外壁，若导管口有气泡冒出，则气密性良好；用带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃；
（2）在实验室制取氨气的反应是加热氯化铵与氢氧化钙固体混合物，发生装置属于固固加热型，选A，由于氨气易溶于水，密度小于空气，应选应用向下排空气法；
故填：①在实验室制取氨气；③A；E；
（3）氢气和氧气在催化剂和高温高压的条件下生成氨气，故填：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;\;催化剂\;\;\;}}{高温高压}$2NH₃．

点评 本题考查了常见气体的制取装置、收集方法等的选择，并在此基础上进行拓展，关键是明确发生装置、收集方法选择的依据．