Question

13．某校化学兴趣小组的同学根据实验室提供的仪器和药品，在老师的指导下从图中选择装置进行了氧气的制备实验．

（1）写出装置图中标号仪器的名称：a酒精灯；b试管．
（2）甲同学用氯酸钾、二氧化锰等试剂，从上图中选择A、D装置的组合制取氧气．
①反应的化学方程式为2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
②在用橡胶管连接装置A和D中的玻璃导管时，应先把玻璃管口用水润湿，然后稍稍用力把玻璃管插入橡胶管．
③收集气体前，应将集气瓶装满水，并倒扣在水中．当气体连续均匀地从导气管口冒出时，将导气管伸入到集气瓶口开始收集．判断气体已集满的方法是有气泡从瓶口冒出．
④收集氧气还可选用的装置是B（选填字母）．
（3）甲同学用氯酸钾等试剂制取氧气反应结束后冷却，对制取氧气后的固体残渣（已完全反应）作如下回收处理：
①通过以下四步实验操作可回收不溶物二氧化锰．正确操作的先后顺序是C、D、A（填写序号）．
A．烘干          B．溶解        C．过滤        D．洗涤
②过滤时需用到的实验仪器有：铁架台（带铁圈）、漏斗（带滤纸）、烧杯、玻璃棒．
③过滤时需要将圆形滤纸折叠处理．下列滤纸折叠过程图示中，正确的是
甲（选填“甲”或“乙”）．

（4）乙同学选A装置用KMnO₄固体制氧气，需要对A装置进行的改变是在试管口放一团棉花．乙同学称取一定质量的KMnO₄固体放入A中大试管里，将温度控制在250℃加热制取O₂．实验结束时，乙同学发现用排水法收集到的O₂量大于理论产量，针对这一现象，同学们进行了如下探究：
[提出猜想]
猜想Ⅰ：反应生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反应生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想Ⅲ：反应生成的K₂MnO₄和MnO₂都分解放出O₂．
[实验验证]
同学们分成两组，分别进行下列实验：第一组同学取一定质量的MnO₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，则猜测Ⅰ、Ⅲ错误；第二组同学取K₂MnO₄加入试管中，在250℃条件下加热，没有用测定质量的方法得出了猜想Ⅱ正确的结论，该组同学选择的实验方法是用带火星的木条伸入试管中，木条复燃．
[拓展延伸]
实验发现，KClO₃固体加热到400℃时，生成O₂的速率还是很慢，但如果将KMnO₄固体与KClO₃固体混合加热，则KClO₃的分解速率大大加快．请说明KMnO₄在KClO₃的分解反应中并不是作催化剂的理由因为在反应过程中KMnO₄生成了别的物质，其质量和化学性质都发生了改变．

Answer 1

分析 （1）依据常用仪器回答；（1）要熟悉各种仪器的名称、用途和使用方法；
（2）氯酸钾在二氧化锰的催化作用下，受热分解生成氯化钾和氧气；氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，能使带火星的木条复燃；
（3）
①二氧化锰不溶于水，锰酸钾易溶于水，所以可采取过滤的方法提取二氧化锰，先溶解固体，再过滤，然后将固体洗涤并烘干即可；
②据过滤所用仪器回答；
③过滤时滤纸折叠方法是对折再对折，然后打开，一边有三层滤纸；
④根据氧气的密度比空气的大解答；
（4）【实验验证】根据实验现象，可以判断物质的性质；氧气能够供给呼吸，支持燃烧，能使带火星的木条复燃；
【拓展延伸】根据高锰酸钾加热分解也会产生氧气解答．

解答 解：（1）仪器a的名称是酒精灯；b是试管；
（2）
①选择A、D装置的组合制取氧气时，应该是利用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，反应的化学方程式为：2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
②在用胶皮管连接装置B和E中的玻璃导管时，应先把玻璃管口用水润湿，然后稍稍用力把玻璃管插入胶皮管；
③收集气体前，应将集气瓶装满水并盖上玻璃片，并倒扣在水中．当气体连续均匀地从导气管口冒出时，将导气管伸入到集气瓶口开始收集．判断气体已集满的方法是有气泡从瓶口冒出；
④收集氧气还可选用的装置是B，即可以用向上排空气法收集．
（3）①二氧化锰不溶于水，锰酸钾易溶于水，所以可采取过滤的方法提取二氧化锰，先溶解固体，再过滤，然后将固体洗涤并烘干即可；
②过滤用到的仪器有：铁架台（带铁圈）、漏斗（带滤纸）、烧杯，还须引流的玻璃棒；
③过滤时滤纸折叠方法是对折再对折，然后打开，一边有三层滤纸，正确的是 甲；
（4）选A装置用KMnO₄固体制氧气，需要对A装置进行的改变是在试管口放一团棉花；
【实验验证】在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，说明250℃时，二氧化锰不能分解，所以猜想Ⅰ和Ⅲ错误；氧气能够支持燃烧，没有用测定质量的方法得出了猜想Ⅱ正确的结论．该组同学选择的实验方法是把带火星的木条伸入试管中，木条复燃；
【拓展延伸】
如果将KMnO₄固体与KClO₃固体混合加热，则KClO₃的分解速率大大加快．KMnO₄在KClO₃的分解反应中不是作催化剂，原因是加了高锰酸钾之后，产生氧气速度加快是因为高锰酸钾分解也会产生氧气，同时产生的二氧化锰对氯酸钾的分解起催化作用；
故答案；
（1）酒精灯；集气瓶；  
（2）①2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑
②用水润湿；      
③装满水；    气体连续均匀地从导气管口冒出；有气泡从瓶口冒出；
④B
（3）①C、D、A；  ②玻璃棒； ③甲；
（4）在试管口放一团棉花
[实验验证]Ⅰ、Ⅲ；  用带火星的木条伸入试管中，木条复燃；
[拓展延伸]因为在反应过程中KMnO₄生成了别的物质，其质量和化学性质都发生了改变．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．