题目内容
16．“元旦”假期，某化学兴趣小组探究“排水法收集氧气时机的选择”，用加热高锰酸钾进行相关实验．（1）写出加热高锰酸钾反应的化学方程式2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑．
（2）用排水法收集氧气时要等到“气泡连续，均匀冒出”才开始收集，原因是一开始的气泡中含有较多的空气．
【提出问题】“气泡连续，均匀冒出，此时排出的氧气比较纯净”，事实如此吗？
【设计并实验】采用高锰酸钾加热分解产生氧气，测定不同时刻从试管排出的气体中氧气的浓度．
| 时段 | 氧气浓度变化特点 | 氧气浓度变化范围 | 加热时间 | 气泡特征 |
| ① | 逐渐增大 | 21.2%-28.7% | 1-11s | 不持续、不均匀 |
| 11-16s | 持续、均匀、快速 | |||
| ② | 快速增大 | 28.8%-66.7% | 16-34s | |
| ③ | 逐渐变暖 | 66.7%-86.3% | 34-80s | |
| ④ | 趋于稳定 | 86.3%-88.7% | 80s-135 |
（4）“气泡连续，均匀冒出时表示排出的氧气已经比较纯净”的说法是不合理（填“合理”或“不合理”）的．
【查阅资料】对于初中氧气性质实验而言，氧气浓度只需达到一定的数值，即满足实验要求即可．
【实验探究】
①取一个氧气瓶，使瓶内留有占集气瓶40%的水（余下的为空气），用玻璃片盖住，并倒扣于装有水的水槽中．
②用排水法收集氧气，小心地把瓶内的水排完用玻璃片盖住瓶口，取出立正放好．
③带火星木条伸入集气瓶中，带火星木条复燃．
【反思与交流】
（5）通过实验探究，发现使带火星木条复燃的氧气不一定（填“不一定”或“一定”）是纯氧．
（6）集气瓶中氧气的体积分数=收集的氧气占容积的体积分数+瓶中空气占容积的体积分数×21%．
（7）理论上，上述实验“使带火星的木条复燃”的氧气体积分数是52.6%（计算结果保留一位小数）该兴趣小组利用不同时机收集的氧气（其中有1瓶预留少量的水）进行试验，发生反应的实验现象如下
| 时机1（加热10s） | 时机2（加热15s） | 时机3（加热35s） | |
| 带火星木条 | 复燃 | 复燃 | 复燃 |
| 木炭燃烧 | 木炭变红 | 燃烧，红光 | 剧烈燃烧，白光 |
| 蜡烛燃烧 | 燃烧更旺，红光 | 燃烧更旺，白光 | 燃烧更旺，白光 |
| 铁丝燃烧 | 铁丝熔成红色小球，有火花产生（红光） | 燃烧，火星四溅，有少量黑色固体生成 | 燃烧，火星四溅，有较多黑色固体生成 |
分析 （1）根据高锰酸钾受热分解生成锰酸钾和二氧化锰和氧气解答；
（2）根据排水法收集氧气时的注意事项解答；
（3）根据表中数据分析解答；
（4）根据表中数据分析判断有关的说法；
（5）根据由表中数据可知，发现使带火星木条复燃的氧气不一定是纯氧解答；
（6）根据氧气约占空气体积的21%解答；
（7）根据集气瓶中氧气的体积分数=收集的氧气占容积的体积分数+瓶中空气占容积的体积分数×21%解答；
（8）根据表中信息解答．
解答 解：
（1）用高锰酸钾制氧气就需要加热；高锰酸钾受热分解生成锰酸钾和二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为：2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑；
（2）当气泡均匀连续的放出时，再收集氧气，因为一开始的气泡中含有较多的空气
（3）在加热药品的第①时段后期（11-16s），气泡已经连续、均匀且快速冒出，此时排出气体中氧气的浓度最大只有28.7%左右．
（4）根据表中数据可以发现：气泡连续，均匀冒出时，排出的氧气不是比较纯净；
（5）通过实验探究，发现使带火星木条复燃的氧气不一定是纯氧．
（6）集气瓶中氧气的体积分数=收集的氧气占容积的体积分数+瓶中空气占容积的体积分数×21%；
（7）集气瓶中氧气的体积分数=收集的氧气占容积的体积分数+瓶中空气占容积的体积分数×21%；集气瓶中收集的氧气占容积的体积分数为40%，此时空气还占60%，所以空气中有氧气的量为：60%×21%=12.6%，所以此时瓶内共有氧气的分数为：12.6%+40%=52.6%；
（8）实验表明，排水法收集氧气时最适宜的时机是加热到35s左右，根据上表中实验现象分析得出结论的原因：时机3收集的氧气进行的四个实验效果均很理想．
答案：
（1）2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑；
（2）一开始的气泡中含有较多的空气；
（3）28.7；
（4）不合理；
（5）不一定；
（6）21
（7）52.6
（8）加热到35s左右；时机3收集的氧气进行的四个实验效果均很理想．
点评 本题主要考查有关氧气的知识，对课本知识做了进一步的探究，解答本题的关键是要掌握化学方程式的书写方法和物质燃烧时的实验现象等方面的知识．
| A． | 海水 | B． | 液态氧 | C． | 碳酸饮料 | D． | 稀盐酸 |
| A． | 取反应后的滤液滴加稀盐酸，有白色沉淀产生 | |
| B． | 取滤渣滴加稀硫酸，可能有气泡产生 | |
| C． | 取反应后的滤液观察，滤液一定呈蓝色 | |
| D． | 滤液中的溶质最多有两种，滤渣中的物质至少有两种 |