Question

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：

 

．
（2）甲同学从图中选择B、E装置的组合制取氧气，该化学反应的文字表达式为：

 

．
在用胶皮管连接装置B和E中的玻璃导管时，应先把玻璃管口

 

，然后稍稍用力把玻璃管插入胶皮管．收集气体前，应将集气瓶装满

 

并盖上

 

．收集氧气还可选用的装置是

 

．
（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

 

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

 

．
【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？

 

、

 

【实验反思】：
（1）通过以上实验探究，你对“实验室制取氧气”还想探究的问题是

 

．
（2）丙同学在实验室里用A、E装置制取氧气，实验结束时，发现大试管已破裂，请你帮他分析造成试管破裂的可能原因．（要求写出三条原因）．

Answer 1

考点：氧气的制取装置,氧气的收集方法,制取氧气的操作步骤和注意点,催化剂的特点与催化作用,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：常见气体的实验室制法、检验、干燥与净化

分析：（1）认识常用仪器的名称；
（2）根据实验装置来分析制取原理；根据橡皮管连接的方法回答；根据氧气的密度和溶解性考虑收集方法及注意的事项；
（3）【实验验证】根据二氧化锰的质量不变，得出结论；
要验证猜想II，可以用验证氧气的方法来确定氧气的有无，可以用带火星的木条检验，观察现象；
【拓展延伸】根据高锰酸钾及氯酸钾反应的特点及催化剂分析回答；
【实验反思】提出与制取有关的问题即可．

解答：解：（1）仪器a是锥形瓶；故填：锥形瓶；
（2）该装置适用于固液常温下制取氧气，则为过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气；在用橡皮管连接玻璃导管时，应先把玻璃管口润湿，然后稍稍用力把玻璃管插入胶皮管．用排水法收集气体前，应将集气瓶装满水，盖上玻璃片，不要留有气泡，否则使收集的氧气不纯；当气泡均匀连续时，开始收集氧气；当瓶口有气泡冒出时，表明该瓶内的氧气已满．氧气的密度比空气大，还可以用向上排空气法来收集；
故填：过氧化氢

二氧化锰

水+氧气；润湿，水，玻璃片；C；
（3）[实验验证]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，说明不是二氧化锰产生的氧气，故猜想Ⅰ错误；验证氧气的产生还可以用带火星的木条伸进试管内，看是否复燃；
[拓展延伸]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．高锰酸钾不是反应的催化剂．
[实验反思]（1）通过高锰酸钾控制在250℃即可分解，而氯酸钾需要较高的温度，可以提出氯酸钾分解的最佳温度是多少？为什么二者分解的温度不同等；
故答案为：氯酸钾分解的最佳温度是多少？
（2）试管没有均匀预热，加热时试管与灯芯接触，会造成试管受热不均匀而破裂；收集完氧气，先熄灭酒精灯，后取出水中导管，水槽内的水可能倒吸入试管，使试管因骤然冷却而炸裂；试管外壁有水，加热过程中会造成试管受热不均匀而破裂．故填：没有给试管预热，试管外壁有水，加热时试管接触了灯芯，收集完毕后，先撤去了酒精灯（合理即可）．
故答案为：【实验验证】：Ⅰ，将带火星的木条伸入试管口，木条复燃，
【拓展延伸】：
不是，因为高锰酸钾反应后质量和化学性质都发生了变化．
【实验反思】：（1）氯酸钾分解的最佳温度是多少？
（2）试管破裂的原因：没有给试管预热，试管外壁有水，加热时试管接触了灯芯，收集完毕后，先撤去了酒精灯，试管口高于了管底．

点评：本题考查了两种制取氧气的方法，然后以高锰酸钾制取氧气进行相关问题的探究，对于探究实验的设计，一定要有明显的现象差别才可以，所以在锰酸钾和二氧化锰是否会生成氧气探究中，就有两个方案可以参考，质量变化法和生成物检验法，掌握氯酸钾和高锰酸钾的性质，理解催化剂的概念是解题的关键．