Question

16．在学习中我们了解到常用制取氧气的方法有如图所示的四种：

请回答问题：
（1）工业上常采用途径丁来制取氧气，这种方法是物理（填“物理”或“化学”）变化．以绿色化学的理念，你认为甲、乙、丙三种制取氧气的途径中，乙（填“甲”、“乙”或“丙”）途径更能体现化学实验的绿色化追求．
（2）写出硫、铁丝分别在氧气中燃烧的文字表达式硫+氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化硫；铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁
（3）如图1是实验室制取氧气的一些装置，请回答有关问题：

①写出 a、b仪器的名称：a试管，b集气瓶．
②实验室采用途径甲制取氧气，应选用的发生装置是A（选填装置的字母编号），试管口还要放一团棉花，棉花的作用是防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，可以用E装置收集氧气，因为氧气氧气不易溶于水，当导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集，应待气泡连续、均匀冒出时开始收集，该反应的文字表达式是高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气．
③采用途径乙制取氧气，若实验时需随时控制生成气体的量并节约药品，发生装置最好选用B（选填装置的字母编号），如用D装置收集氧气，检验氧气是否收集满的方法是将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃则收集满了．实验中加入的二氧化锰的作用是催化作用，该反应的文字表达式是过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气．
（4）小明对妈妈杀鱼时从鱼肚内取出的鱼鳔（如图2所示）产生了兴趣，他以“探究鱼鳔内气体体积和成分”作为研究性学习的课题进行探究实验，通过查阅资料获知：这种鱼鳔内氧气约占$\frac{1}{4}$，其余主要为二氧化碳和氮气，且二氧化碳能溶于水．以下是小明进行的探究实验中的两个步骤：
①用两种方法测量鱼鳔内气体体积：A、用医用注射器抽取鱼鳔内气体，测量其体积；B、在水下刺破鱼鳔，用排水集气法收集鱼鳔内气体并测量其体积（如图所示）．你认为测量结果最不准确的一种方法是B（填“A”或“B”）．
②探究鱼鳔内气体是否含有氧气：用一瓶鱼鳔内的气体进行实验，请帮助他完成下列实验记录：
实验目的：验证鱼鳔内气体是否含有氧气
实验方法：在盛有鳔内气体的集气瓶中插入燃着的木条
实验现象：木条继续燃烧（或比在空气中燃烧稍旺）．

Answer 1

分析 （1）根据工业上分离液态空气制取氧气是利用液态氧和液态氮的沸点不同而分离出氧气分析变化；
甲、乙、丙三种制取氧气的途径中，加热氯酸钾和二氧化锰或加热高锰酸钾制取氧气需要加热，浪费能源还污染环境，过氧化氢制取氧气，装置操作简单、安全，不需加热，生成物是水和氧气，无污染，据此分析；
（2）据反应原理书写表达式；
（3）①据常用仪器回答；
②根据用加热高锰酸钾的方法制取氧气的发生装置和反应条件选择发生装置；根据加热高锰酸钾时的注意事项分析试管口的处理；氧气不易溶于水可用排水法收集；根据排水法收集气体的注意事项分析；并据反应原理书写表达式；
③采用途径乙制取氧气，若实验时需随时控制生成气体的量并节约药品，可用注射器逐滴滴加达到此目的；验满氧气的方法是将带火星的木条放于集气瓶口，看能否复燃；根据过氧化氢制取氧气的反应原理分析解答；
（4）①熟悉一些重要气体的性质，二氧化碳溶于水，不适合用排水法收集；
②根据氧气能助燃，可以用带火星的木条进行检验；二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊．

解答 解：（1）工业上分离液态空气制取氧气，根据液态氧和液态氮的沸点不同而分离出氧气，所以是物理变化；甲、乙、丙三种制取氧气的途径中，加热氯酸钾和二氧化锰或加热高锰酸钾制取氧气需要加热，浪费能源还污染环境，过氧化氢制取氧气，装置操作简单、安全，不需加热，生成物是水和氧气，无污染，更能体现化学实验的绿色化追求；
（2）硫和氧气在点燃的条件下生成二氧化硫，反应的文字表达式是：硫+氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化硫；铁和氧气在点燃的条件下生成四氧化三铁，反应的文字表达式是：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；
（3）①标号仪器分别是试管，集气瓶；
②用加热高锰酸钾的方法制取氧气选用固体加热型的发生装置A；加热高锰酸钾时要在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管；可用排水法收集氧气是因为氧气不易溶于水；当导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集，要等气泡连续且均匀冒出时才开始收集，因为开始出来的气体中混有空气；该反应的文字表达式是：高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
③用注射器可以控制液体的滴加速率，因此随时控制生成气体的量并节约药品，应该选择B装置；用向上排空气法收集氧气验满的方法是：将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃则收集满了；实验中加入的二氧化锰是加快反应速率，起催化作用，反应的文字表达式是：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
（4）①二氧化碳溶于水，不能用排水法收集，收集的气体体积比实际体积小，不准确；
②氧气具有助燃的特性，燃着的木条放入瓶中木条可以继续燃烧；二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊；所以可用燃着的木条进行检验；
故答案为：（1）物理；乙；   
（2）硫+氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化硫；铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；
（3）①试管；锥形瓶；
②A；一团棉花；防止高锰酸钾粉末进入导管；导管口连续均匀放出气泡；高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气；
③B；将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃则收集满了；催化作用；过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气；
（4）①B；②在盛有鳔内气体的集气瓶中插入燃着的木条；木条继续燃烧（或比在空气中燃烧稍旺）．

点评 本题主要考查气体的制取装置和收集装置的选择，同时也考查了仪器的名称、文字表达式的书写和气体的性质等知识，考查了学生设计实验的能力，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．