Question

某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）写出图中标示的仪器a的名称：

 

（2）甲同学从图中选择B、E装置的组合制取氧气，其中分液漏斗的作用是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，应将集气瓶装满水，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O₂大于理论产量，针对这一现象，同学们进行了如下的探究．
【提出猜想】
猜想一：反应生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想二：反应生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想三：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二正确的结论．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？
（4）请计算K₂MnO₄中锰元素的质量分数（结果保留到小数点后一位）

Answer 1

考点：氧气的制取装置,仪器的装配或连接,氧气的收集方法,催化剂的特点与催化作用,元素的质量分数计算

专题：常见气体的实验室制法、检验、干燥与净化

分析：（1）要熟悉各种仪器的名称、用途和使用方法；
（2）B、E装置的组合制取氧气，适合选择双氧水和二氧化锰的混合物； 为了便于连接橡皮管和玻璃管，应该先把玻璃管口润湿；排水法收集气体时，收集气体前，应将集气瓶装满水，并盖上玻璃片，氧气的密度比空气大，故还可以用向上排空气法收集；
（3）根据实验现象，可以判断物质的性质；氧气能够供给呼吸，支持燃烧，能使带火星的木条复燃；
根据实验的过程分析设计问题
（4）要求K₂MnO₄中锰元素的质量分数，根据公式

锰的相对原子质量

锰酸钾的相对分子质量

×100%即可求得．

解答：解：（1）a是锥形瓶，常用作反应容器；
故填：锥形瓶．
（2）B、E装置的组合制取氧气，适合选择双氧水和二氧化锰的混合物； 反应的文字表达式为：过氧化氢

二氧化锰

水+氧气；在用胶皮管连接装置A和E中的玻璃导管时，应先把玻璃管口用水润湿，然后稍稍用力把玻璃管插入胶皮管．排水法收集气体时，收集气体前，应将集气瓶装满水，并盖上玻璃片，氧气的密度比空气大，故还可以用向上排空气法收集；
答案：过氧化氢

二氧化锰

水+氧气；用水润湿；玻璃片；C；
（3）【实验验证】
在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，说明250℃时，二氧化锰不能分解，所以猜想Ⅰ和Ⅲ错误；
【拓展延伸】
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．KMnO₄在KClO₃的分解反应中不是作催化剂，原因是加了高锰酸钾之后，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．
答案：（3）【实验验证】Ⅰ和Ⅲ；把带火星的木条伸入试管中，木条复燃；
【拓展延伸】不是，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．
（4）要求K₂MnO₄中锰元素的质量分数=

55

39×2+55+16×4

×100%=27.9%
答案：K₂MnO₄中锰元素的质量分数为27.9%．

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．