Question

12．化学实验操作考察“高锰酸钾制取氧气”．现摘录某同学的实验过程如下：
①选择适当仪器，组装实验装置；②检查装置气密性；
③向集气瓶中加水，并倒置于盛有水的水槽中，集气瓶底部出现气泡；
④将药品平铺于干燥试管底部，在导管口放置蓬松的棉花团，塞上橡皮塞，固定于铁架台上；
⑤点燃酒精灯加热，待导管口有气泡产生，立即用集气瓶进行收集；
⑥气体收集完毕，用毛玻璃片将集气瓶口盖好，从水中取出并正放在桌面上；
⑦先熄灭酒精灯，后将导管从水槽中取出；
请回答下列问题：
（1）写出用高锰酸钾制氧气的文字表达式：高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
（2）若装置无破损，加热一段时间后，观察到高锰酸钾已大量分解，但导管口仍未产生明显气泡，可能的原因是加入药品后橡皮塞没有塞紧；
（3）上述实验步骤中，可能导致集气瓶中收集的氧气不纯净（水蒸气不计）的是③和⑤；（填序号）
（4）步骤④中固定试管时管口要略向下倾斜的原因是防止冷凝水倒流，试管炸裂；
（5）步骤⑦中的操作，可能引起倒吸；
（6）小明和几位同学用下列装置制取气体：

写出上图中标有①、②、的仪器名称：①长颈漏斗  ②铁架台；  写出实验室通过装置A制取氧气的文字表达式过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气； 小明用高锰酸钾制取氧气，他选择的发生装置是B（填字母），你认为该装置中还缺少一团棉花；要收集较纯净氧气他选择的收集装置是E（填字母）；能用向上排空气法收集氧气的理由是氧气的密度比空气大，检验氧气是否收集满的方法是带火星的木条平放在集气瓶口．
（7）最后同学们根据如图所示氧气性质实验，请阅读小资料，回答下列问题．

图1中反应的文字表达式为铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁，集气瓶中加入一些水目的是防止燃烧产生的熔融物溅落瓶底，使瓶底炸裂，某学生把细铁丝盘成螺旋状目的是增大铁丝与氧气的接触面积和增大铁丝的受热面积，下端系一根火柴目的是引燃铁丝，点燃火柴，立即插入盛氧气的集气瓶底，结果没有出现火星四射现象．请找出引起实验失败的可能原因：
①氧气不纯；②铁丝没有除锈．
图2中的反应现象为发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，产生一种具有刺激性气味的气体，反应的文字表达式为硫+氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化硫，集气瓶中加入的液体可能是水其目的为吸收硫在氧气中剧烈燃烧产生的二氧化硫，避免污染空气．

Answer 1

分析 （1）根据实验室用高锰酸钾制氧气的反应原理写出反应化学方程式；
（2）根据实验室检查装置的气密性的方法，漏气的原因进行解答；
（3）根据实验室制取氧气的装置，操作步骤 连→查→装→定→点→收→移→熄，及注意事项进行解答；
（4）从实验操作的注意事项进行分析；
（5）根据实验室制取氧气的操作步骤，注意事项进行解答．
（6）要熟悉各种仪器的名称、用途和使用方法；  通常情况下，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气；高锰酸钾受热时能够分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；为了防止高锰酸钾进入导管，通常在试管口塞一团棉花；根据排水法收集到的气体比排空气法收集到的气体纯，根据氧气的性质回答后面的问题；
（7）根据铁丝、硫在氧气中燃烧试验的操作、现象、注意事项进行分析、判断回答．

解答 解：（1）根据实验室用高锰酸钾制氧气的反应原理可知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．
（2）装置无破损，加热到高锰酸钾已大量分解，导管口仍未产生明显气泡，则可能造成的原因是：加入药品后橡皮塞没有塞紧；
（3）根据实验室制取氧气的装置，操作步骤、注意事项：
用排水法收集氧气：集气时导管伸入集气瓶的位置是 刚过集气瓶口，因为刚开始排出的是试管中的空气；集气瓶充满水（不能有气泡）后倒放入水槽中；要等到气泡连续、均匀地放出时，再开始收集，否则收集到的氧气不纯，混有空气；
由此可知题中步骤：③集气瓶底部出现气泡；⑤导管口有气泡产生，立即用集气瓶进行收集；导致收集的氧气不纯；正确的方法是：③集气瓶底部不能出现气泡；⑤要等到气泡连续、均匀地放出时，再开始收集，故答案为：③⑤；
（4）试管口要略向下倾斜，防止药品中的水分受热后变成水蒸气，再冷凝成水珠倒流回试管底部，使试管炸裂．
（5）根据实验操作：连→查→装→定→点→收→移→熄、及注意事项：实验完毕后，要先把导管移出水面，后熄灭酒精灯，防止因熄灭酒精灯而引起试管内温度降低，导致试管内压强骤然减小，水槽中的水沿导管进入试管，使试管炸裂；故答案为：倒吸（或大试管破裂）
（6）①是长颈漏斗；②是铁架台．采用装置B制取氧气时，其试管中应放的药品是过氧化氢溶液和二氧化锰，所发生反应的文字表达式为：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气．用高锰酸钾制取纯净的氧气时，是固体加热型，所以用B装置，装置中还缺少一团棉花，目的是防止高锰酸钾进入导管；因为排水法收集到的气体比排空气法收集到的气体纯，所以要收集较纯净的氧气最好用排水法收集；向上排空气法收集氧气是利用氧气的密度比空气大，氧气能使带火星的木条复燃，说明氧气具有助燃性，能支持燃烧．检验集气瓶中氧气是否收集满要用带火星的木条，且要平放在集气瓶口．
（7）铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，文字表达式是：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；为防止燃烧产生的熔融物溅落瓶底，使瓶底炸裂，集气瓶内要预先装少量水或铺一层细沙；为了增大铁丝与氧气的接触面积和增大铁丝的受热面积，要将铁丝绕成螺旋状；铁丝前端要系一根火柴的作用是引燃铁丝；用细铁丝做燃烧实验，结果没有出现火星四射现象的原因可能是：氧气不纯，铁丝没有除锈，温度没有达到铁的着火点．
硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，产生一种具有刺激性气味的气体．硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，文字表达式是：硫+氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化硫，在氧气中燃烧时，要在集气瓶中预先放少量水，其目的是：吸收硫在氧气中剧烈燃烧产生的二氧化硫，避免污染空气；
故答案为：
（1）高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；（2）加入药品后橡皮塞没有塞紧；（3）③⑤；（4）防止冷凝水倒流，试管炸裂（5）倒吸（或大试管破裂）
（6）长颈漏斗；铁架台；过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；B；一团棉花；E；氧气的密度比空气大；带火星的木条平放在集气瓶口；（7）铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；防止燃烧产生的熔融物溅落瓶底，使瓶底炸裂；增大铁丝与氧气的接触面积和增大铁丝的受热面积；引燃铁丝；氧气不纯；铁丝没有除锈；发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，产生一种具有刺激性气味的气体；硫+氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化硫；水；吸收硫在氧气中剧烈燃烧产生的二氧化硫，避免污染空气．

点评 本题考查学生根据实验室氧气的制取的装置，步骤，注意事项进行分析解题的能力；要求同学们加强对基础知识的储备，以便灵活应用．