Question

5．某兴趣小组根据实验室提供的仪器和药品进行了氧气的制备实验．
（1）甲同学选用如图所示的装置制取氧气．
①写出仪器B的名称：集气瓶．
②甲同学应选取的试剂是二氧化锰和H₂O₂（填化学式），二氧化锰固体在该反应中起催化作用．
③除用排水法外，甲同学还可选择向上排空气法收集氧气．
④实验前，甲同学先向仪器A中加入水，然后将导管放入水槽中，并打开仪器A的活塞，观察导管口是否有连续的气泡出现．该实验操作的目的是检验装置的气密性
（2）乙同学称取一定质量的高锰酸钾放在大试管中，将温度控制在250℃加热制取O₂．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．实验结束时，乙同学发现收集到的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：反应生成的二氧化锰分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反应生成的锰酸钾分解放出O₂．
【实验验证】同学们分为两组，分别进行以下实验：
①第一组同学取一定质量的二氧化锰，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得二氧化锰的质量不变．则猜想I错误．
②第二组同学取锰酸钾在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把带火星的木条伸入试管，带火星的木条复燃．
[拓展延伸]实验发现，锰酸钾受热只能部分 分解，经分析可能是生成物氧化钾对其分解产生影响．请设计实验方案验证：取等量的锰酸钾固体于两支试管中，一支试管中加入氧化钾，一支试管中不加入氧化钾．用同样火焰的酒精灯加热，用相同规格的集气瓶，用排水法收集一瓶气体，收集一瓶氧气所用的时间作比较，确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系．
[实验反思]通过以上实验探究，你对“问题的发现与解决”有何认识：必须通过认真分析，用实验来加以证明．

Answer 1

分析 （1）①根据实验室才常用仪器的名称和题中所指仪器的作用进行分析；
②根据装置特点和实验室制氧气的原理进行判断；根据二氧化锰在反应中的表现了解作用；
③根据氧气的密度和溶水性考虑收集方法；
④实验前要检查装置的气密性；
（2）根据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；
①根据题中的实验现象进行解答；
②根据质量守恒定律，进行分析；
【拓展延伸】根据验证K₂MnO₄受热只能部分分解，可能是生成物氧化钾（K₂O）对其分解产生影响，可以设计对照实验，即取等量的锰酸钾固体于两支试管中，一支试管中加入氧化钾，一支试管中不加入氧化钾，用同样火焰的酒精灯加热，用相同规格的集气瓶，用排水法收集一瓶气体，收集一瓶氧气所用的时间作比较，确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系进行分析；
【实验反思】总结实验的分析和解决过程，然后了解到需认真分析，并根据科学的方法去验证．

解答 解：（1）①图中B是集气瓶；
②该装置适合固液不加热反应，我们可以用过氧化氢溶液和固体二氧化锰反应制取氧气，其中二氧化锰在反应前后性质和质量都不发生变化，所以二氧化锰起催化作用；
③氧气的密度大于空气的密度，不易溶于水，所以除用排水法收集外，还可以用向上排空气法收集；
④这种做法可以使装置内外形成压力差，看装置是否漏气；
（2）高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾和二氧化锰和氧气，文字表达式为：高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
探究二中，做出上述猜想的理由是：MnO₂和锰酸钾（K₂MnO₄）两种物质中都含有氧元素；①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是错误的；
证明猜想Ⅱ正确的方法是：取锰酸钾在250℃条件下加热，用一根带火星的木条伸入试管中，木条复燃，证明放出了氧气，因此猜想Ⅱ正确；
【拓展延伸】要想验证K₂MnO₄受热只能部分分解，可能是生成物氧化钾（K₂O）对其分解产生影响，可以设计对照实验，即取等量的锰酸钾固体于两支试管中，一支试管中加入氧化钾，一支试管中不加入氧化钾，用同样火焰的酒精灯加热，用相同规格的集气瓶，用排水法收集一瓶气体，收集一瓶氧气所用的时间作比较，确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系；
【实验反思】通过以上实验探究，对“问题的发现与解决”的认识是：必须通过认真分析，用实验来加以证明．
故答案为：（1）①集气瓶；
②H₂O₂、催化；
③向上排空气；
④检验装置的气密性；
（2）高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
I，把带火星的木条伸入试管，带火星的木条复燃；
【拓展延伸】取等量的锰酸钾固体于两支试管中，一支试管中加入氧化钾，一支试管中不加入氧化钾．用同样火焰的酒精灯加热，用相同规格的集气瓶，用排水法收集一瓶气体，收集一瓶氧气所用的时间作比较，确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系；
【实验反思】必须通过认真分析，用实验来加以证明．

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．