Question

14．学习氧气的制取和性质时，某化学兴趣小组用下列装置进行有关探究：

（1）他们用加热高锰酸钾的方法制取氧气，其主要操作有：①装药品；②检查装置的气密性；③固定装置；④加热；⑤收集气体；⑥撤酒精灯；⑦从水槽中撤出导气管．
正确的操作顺序是②①③④⑤⑦⑥．实验中发现水槽中的水变红了，可能的原因是试管口没放棉花团； 有关反应的化学方程式是2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
如果选用B装置制取氧气，其反应的化学方程式是2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）他们用制得的氧气做铁丝燃烧的实验，结果发现集气瓶炸裂了，其原因是集气瓶底部没有铺细沙或放水
燃着的细铁丝碰到了瓶壁．F装置可用来测定制得氧气的体积，其中水面上放一层植物油的原因是防止氧气溶于水中，对进入量筒里的水读数时，我们的视线应凹液面最低处保持水平．
（3）某同学用加热一定质量的氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，充分反应后发现固体混合物的质量减少了1.92克，那么原混合物中氯酸钾的质量是多少？

Answer 1

分析 （1）从实验室用高锰酸钾制取氧气主要操作步骤为：连接仪器，检查装置的气密性；把高锰酸钾装入试管中并固定仪器；点燃酒精灯进行加热；用排水法收集气体；从水槽中取出导气管；熄灭酒精灯，停止加热．实验室用加热分解高锰酸钾的方法制取氧气时，由于高锰酸钾粉末会随着氧气流进入导管继续进入水槽，使水槽中的水变红，为避免这一现象的发生，往往会要试管口放一棉花团；用加热高锰酸钾的方法制取氧气，在生成氧气的同时，还有锰酸钾和二氧化锰生成，如果选用B装置制取氧气，该装置的特点是固液反应且不需加热，所以反应物是过氧化氢溶液和二氧化锰去分析；
（2）由铁丝燃烧时放出大量的热量，生成的熔化物如果溅落到集气瓶底部会使集气瓶因局部温度过高而炸裂，所以实验时要在集气瓶底部放少量水或细沙（如果燃着的细铁丝碰到了瓶壁，也会使集气瓶因局部温度过高而炸裂）；F装置可用来测定制得氧气的体积，其中水面上放一层植物油，可防止氧气溶于水中，对进入量筒里的水读数时，我们的视线要与凹液面最低处保持水平去分析；
（3）加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，生成氯化钾和氧气，由于产生的氧气，所以固体总质量会减小，即减小的质量就是生成氧气的质量（1.92g）根据氧气的质量可求氯酸钾的质量．

解答 解：（1）实验室用高锰酸钾制取氧气主要操作步骤为：连接仪器，检查装置的气密性；把高锰酸钾装入试管中并固定仪器；点燃酒精灯进行加热；用排水法收集气体；从水槽中取出导气管；熄灭酒精灯，停止加热．实验室用加热分解高锰酸钾的方法制取氧气时，由于高锰酸钾粉末会随着氧气流进入导管继续进入水槽，使水槽中的水变红，为避免这一现象的发生，往往会要试管口放一棉花团；由于题目中“水槽中的水变红”，故试管口没放棉花团；用加热高锰酸钾的方法制取氧气，在生成氧气的同时，还有锰酸钾和二氧化锰生成，所以化学方程式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；如果选用B装置制取氧气，该装置的特点是固液反应且不需加热，所以反应物是过氧化氢溶液和二氧化锰，过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，二氧化锰在反应前后质量和化学性质都没有改变，只是加快了过氧化氢反应生成氧气的速率，故二氧化锰是催化剂，所以二氧化锰就应该作为反应条件写在等号的上方，故化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 故答案为：②①③④⑤⑦⑥试管口没放棉花团          2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑            2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）由于铁丝燃烧时放出大量的热量，生成的熔化物如果溅落到集气瓶底部会使集气瓶因局部温度过高而炸裂，所以实验时要在集气瓶底部放少量水或细沙（如果燃着的细铁丝碰到了瓶壁，也会使集气瓶因局部温度过高而炸裂）；由于题目中说做实验时集气瓶炸裂了，故可能是集气瓶底部没有铺细沙或放水（或燃着的细铁丝碰到了瓶壁）；F装置可用来测定制得氧气的体积，其中水面上放一层植物油，可防止氧气溶于水中，对进入量筒里的水读数时，我们的视线要与凹液面最低处保持水平；故答案为：集气瓶底部没有铺细沙或放水    燃着的细铁丝碰到了瓶壁       防止氧气溶于水中      凹液面最低处保持水平；
（3）加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，生成氯化钾和氧气，由于产生的氧气，所以固体总质量会减小，即减小的质量就是生成氧气的质量（1.92g）．
设原混合物中氯酸钾的质量为x，
    2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑
     245             96
     X              1.92g
        $\frac{245}{96}=\frac{x}{1.92g}$
解之得：x=4.9g
答：原混合物中氯酸钾的质量是4.9g．

点评 实验室制取气体时，发生装置的选择取决于反应物的状态和反应条件；收集装置的选择取决于水溶性和气体的密度；考查了实验室制取氧气的反应原理，及注意事项，是考试的重点也是中考的重点．