Question

11．在5%的过氧化氢溶液中加入铁锈，过氧化氢就会迅速分解成氧气和水，反应结束后将铁锈取出还可重复使用且质量不变．小明同学将该反应用于实验室制取氧气，实验所用装置如图所示．

（1）铁锈在该反应中所起的作用是催化剂，实验结束后采用过滤方法，可以将它回收并加以再利用．该反应的化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;铁锈\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．为保证收集到不含空气的氧气，则发生和收集的装置应是BC（填字母）；为了控制反应的剧烈程度，他应将B装置中的长颈漏斗改为分液漏斗（或注射器）（填仪器名称）该方法与用高锰酸钾制取氧气相比，优点是不需要加热，操作简便（合理均可）（答一点）．
（2）小强想用高锰酸钾制取纯净的氧气，他应选择上述装置中的A和C（填字母）进行组装．你认为A装置中还缺少棉花．其作用是防止加热时高锰酸钾粉末进入导气管；写出该反应的化学方程式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（3）实验室制取二氧化碳气体，除了选择大理石和稀盐酸外，也可加热固体碳酸氢铵或固体碳酸氢钠，化学反应方程式分别是：
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑
如果选择加热碳酸氢钠的反应制取二氧化碳，则发生装置应选用A；你认为实验室能否选择加热碳酸氢铵来制取二氧化碳？不能，其理由是制得气体不纯．

Answer 1

分析 （1）根据催化剂的定义、物质的分离方法分析，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，据此书写方程式；
根据反应物状态和反应条件选择发生装置，要收集到不含空气的氧气，应用排水法；要控制反应剧烈程度，则须控制反应速率，反应物的量，并据反应原理分析方法的优越性；
（2）收集纯净的气体用排水法，并据高锰酸钾制取氧气的注意事项和反应原理分析解答；
（3）据发生装置的选择方法选取发生装置，并据反应原理分析能否制取气体的可能性．

解答 解：（1）质量分数为3%的医用双氧水在常温下难分解，但在双氧水溶液中加入铁锈，就会迅速分解，且反应结束后过滤出的铁锈可重复使用，说明铁锈在该反应中能加快化学反应速度，且本身的质量和化学性质不变，因此是该反应的 催化剂，铁锈不溶于水，所以可用过滤的方法进行回收，双氧水在铁锈的催化作用下生成水和氧气，反应方程式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;铁锈\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
双氧水是液体，铁锈是固体，属于固液常温型，因此该反应的发生装置为 B，要收集到不含空气的氧气，应用排水法；
要控制反应剧烈程度，则须控制反应速率，反应物的量，可将长颈漏斗换为分液漏斗或注射器，可逐滴滴加液体，进而可控制反应速率，该方法与用高锰酸钾制取氧气相比，具有不需加热，节约能源，操作简便的优点；
（2）排水法收集的气体纯净，不含空气，故应选择的收集装置是C；加热高锰酸钾时试管口要放一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应方程式为 2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）如果选择加热碳酸氢钠的反应制取二氧化碳，属于固体加热型，则发生装置应选用A；实验室不能选择加热碳酸氢铵来制取二氧化碳，因为该反应同时生成氨气，使收集的二氧化碳不纯；
故答案为：（1）催化剂；过滤；2H₂O₂$\frac{\underline{\;铁锈\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； BC；分液漏斗（或注射器）；不需要加热，操作简便；
（2）C；棉花；防止加热时高锰酸钾粉末进入导气管；2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）A； 不能；制得气体不纯．

点评 本题考查实验室制取氧气的原理、收集方法、催化剂以及装置的选择等知识，能较好考查学生对知识的掌握和运用能力．