Question

8．某兴趣小组根据图所示实验装置进行制备氧气实验．
 
（1）装置D由导管、水槽和集气瓶组成．
（2）实验前，甲同学先向仪器中加入水，然后将导管放入D的水槽中，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查装置的气密性．
（3）写出装置B与C组合制取一种气体的化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑或CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；该气体验满的方法是将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明氧气已收集满．或将燃着的木条放在集气瓶口，木条火焰熄灭，说明二氧化碳已收集满（写出操作、现象与结论）．
（4）乙同学称取一定质量高锰酸钾，将温度控制在250℃加热制取O₂，选用的发生和收集装置是AC或AD（填标号）；反应的化学方程式为2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．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，同学们在老师的指导下进行了如下探究：
【提出猜想】依据质量守恒定律，他们做出如下猜想：
猜想Ⅰ：反应生成的MnO₂分解放出O₂    猜想Ⅱ：反应生成的K₂Mn0₄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Mn0₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得Mn0₂的质量不变．则猜想Ⅰ错误．
②第二组同学取一定质量的K₂Mn0₄在250℃条件下加热，固体质量减轻（填“减轻”或“增重”），得出了猜想Ⅱ正确的结论．
【拓展延伸】实验发现，K₂MnO₄受热只能部分分解，经分析可能是生成物K₂O对其分解产生影响．为验证此结论，设计如下实验方案：①分别取锰酸钾固体于两支试管中，一支试管中加入K₂O，一支试管中不加氧化钾．②加热，用相同规格的集气瓶，用排水法分别收集一瓶气体．③比较所用的时间长短，以确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系．该过程中还必须控制相同的变量是锰酸钾固体的质量、加热的温度．

Answer 1

分析 水槽是常用的盛水的仪器，集气瓶是收集气体的仪器；实验前，甲同学先向仪器中加入水，然后将导管放入D的水槽中，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：检查装置的气密性；制取装置包括加热和不需加热两种，如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，如果用高锰酸钾或氯酸钾制氧气就需要加热．氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集．氧气的验满方法是：将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了．实验室制取CO₂，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热．二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集．二氧化碳的验满方法是：将一根燃着的木条平放在集气瓶口，木条熄灭，证明满了．依据质量守恒定律，他们做出猜想；第一组同学取一定质量的Mn0₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得Mn0₂的质量不变；则猜想Ⅰ错误；第二组同学取一定质量的K₂Mn0₄在250℃条件下加热，固体质量减轻，得出了猜想Ⅱ正确的结论；实验发现，K₂MnO₄受热只能部分分解，经分析可能是生成物K₂O对其分解产生影响．为验证此结论，设计如下实验方案：①分别取锰酸钾固体于两支试管中，一支试管中加入K₂O，一支试管中不加氧化钾．②加热，用相同规格的集气瓶，用排水法分别收集一瓶气体．③比较所用的时间长短，以确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系．该过程中还必须控制相同的变量是：锰酸钾固体的质量、加热的温度．

解答 解：（1）水槽是常用的盛水的仪器，集气瓶是收集气体的仪器，故答案为：水槽；集气瓶；
（2）实验前，甲同学先向仪器中加入水，然后将导管放入D的水槽中，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：检查装置的气密性；故答案为：检查装置的气密性；
（3）如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，过氧化氢在二氧化锰做催化剂的条件下生成水和氧气，要注意配平；氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集．氧气的验满方法是：将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了．实验室制取CO₂，是在常温下，用大理石或石灰石和稀盐酸制取的，碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热．二氧化碳能溶于水，密度比空气的密度大，因此只能用向上排空气法收集；二氧化碳的验满方法是：将一根燃着的木条平放在集气瓶口，木条熄灭，证明满了；故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑或CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑等（合理答案均可）；将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明氧气已收集满．或将燃着的木条放在集气瓶口，木条火焰熄灭，说明二氧化碳已收集满．等（合理答案均可）
（4）如果用高锰酸钾制氧气就需要加热，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾和二氧化锰和氧气，要注意配平；氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集；故答案为：AC 或AD；2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
【提出猜想】依据质量守恒定律，他们做出猜想；故答案为：质量守恒；
【实验验证】第一组同学取一定质量的Mn0₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得Mn0₂的质量不变；则猜想Ⅰ错误；第二组同学取一定质量的K₂Mn0₄在250℃条件下加热，固体质量减轻，得出了猜想Ⅱ正确的结论；故答案为：①Ⅰ②减轻；
【拓展延伸】实验发现，K₂MnO₄受热只能部分分解，经分析可能是生成物K₂O对其分解产生影响．为验证此结论，设计如下实验方案：①分别取锰酸钾固体于两支试管中，一支试管中加入K₂O，一支试管中不加氧化钾．②加热，用相同规格的集气瓶，用排水法分别收集一瓶气体．③比较所用的时间长短，以确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系．该过程中还必须控制相同的变量是：锰酸钾固体的质量、加热的温度；故答案为：锰酸钾固体的质量、加热的温度；

点评 本考点主要考查了仪器的名称、气体的制取装置和收集装置的选择，同时也考查了化学方程式的书写、检查装置的气密性和实验探究等，综合性比较强．气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关．本考点是中考的重要考点之一，主要出现在实验题中．