Question

4．为验证MnO₂在KClO₃受热分解制O₂的反应前后质量不变，某兴趣小组利用如图所示装置进行了如下实验：
（1）连接好装置后，如何检查装置的气密性？导管的一端浸没在水里，双手紧贴容器外壁，观察是否有气泡冒出，移开手，在导管内是否形成一段水柱
（2）取2.45gKClO₃固体粉末与0.87gMnO₂粉末充分混匀，置于如图所示装置的试管中，充分加热后，停止加热，移去酒精灯之前，应先将导管移出水面；调节量筒内液面与水槽内液面高度相同，量筒内收集到的气体体积＞0.735L（填“＞”、“＜”或“=”）．已知室温下气体摩尔体积为24.5L•mol^-1，不考虑氧气在水中的溶解及水蒸气的影响）．
（3）取充分加热后试管中的残余固体，溶于50mL 1.0mol•L^-1稀硫酸中．加人50mL 0.30mol•L^-1Na₂C₂O₄溶液．待与MnO₂作用完毕后，用0.10mol•L^-1KMnO₄标准溶液进行滴定，消耗KMnO₄标准溶液VmL（已知Mn²⁺对滴定反应有催化作用）
a．写出MnO₂与Na₂C₂O₄反应的离子方程式MnO₂+C₂O₄^2-+4H⁺=Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏；一般用到的方法是空气热胀冷缩法，据此进行分析解答；
（2）反应结束时应该先撤出导管再移去酒精灯，避免发生倒吸现象；
（3）二氧化锰与草酸钠发生氧化还原反应生成锰离子、二氧化碳气体和水．

解答 解：（1）检查装置的气密性方法为：连接好仪器，先将导管的一端浸没在水里，双手紧贴容器外壁，若导管口有气泡冒出，移开手，在导管内形成一段水柱，则不漏气，
故答案为：导管的一端浸没在水里，双手紧贴容器外壁，观察是否有气泡冒出，移开手，在导管内是否形成一段水柱；
（2）充分加热后，停止加热，为了避免发生倒吸现象，应先将导管移出水面，再移去酒精灯，
2.45g氯酸钾的物质的量为：$\frac{2.45g}{122.5g/mol}$=0.02mol，根据反应2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2KCl+3O₂↑可知，0.02mol氯酸钾完全分解生成氧气的物质的量为：0.02mol×$\frac{3}{2}$=0.03mol，常温下0.03mol氧气的体积为：24.5L/mol×0.03mol=0.735L，由于加热过程中气体膨胀，则量筒内收集到的气体体积＞0.735L，
故答案为：将导管移出水面；＞；
（3）MnO₂与Na₂C₂O₄发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：MnO₂+C₂O₄^2-+4H⁺=Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+C₂O₄^2-+4H⁺=Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O．

点评 本题考查了化学实验方案的设计与评价，题目难度中等，明确实验目的、实验原理为解答关键，注意掌握呈化学实验方案设计与评价原则，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．