Question

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

（1）写出仪器a的名称：锥形瓶．
（2）甲同学从图中选择B、E装置的组合制取氧气，反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．在用胶皮管连接装置B和E中的玻璃导管时，应先把玻璃管口润湿，然后稍稍用力把玻璃管插入胶皮管．收集气体前，应将集气瓶装满水并盖上玻璃片．收集氧气还可选用的装置是C．
（3）乙同学称取一定质量的KMnO₄固体放入大试管中，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分解都放出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，则猜想Ⅰ错误；第二组同学取K₂MnO₄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放到试管口．
[拓展延伸]实验发现，KClO₃固体加热制取O₂的反应速率很慢，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的分解反应中是否作催化剂，为什么？
否，高锰酸钾在反应前后质量和化学性质均发生了改变．
[实验反思]通过以上实验探究，你对“实验室制取氧气”还想探究的问题是哪种方法制得的氧气更纯净．

Answer 1

分析 （1）熟悉常见仪器，了解名称；
（2）根据反应装置的特点确定制取气体的药品，并写出反应的方程式；根据橡皮管连接的方法回答；根据氧气的密度和溶解性考虑收集方法及注意的事项；
（3）【实验验证】根据二氧化锰的质量不变，得出结论；
要验证猜想II，可以用验证氧气的方法来确定氧气的有无，可以用带火星的木条检验，观察现象；
【拓展延伸】根据高锰酸钾及氯酸钾反应的特点及催化剂分析回答；
【实验反思】提出与制取有关的问题即可．

解答 解：（1）图中仪器a是锥形瓶．故答案为：锥形瓶；
（2）实验室制取氧气，B装置是固液不加热的发生装置，所以所用试剂应该是过氧化氢溶液和二氧化锰，反应的方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；在用橡皮管连接装置B和E中的玻璃导管时，应先把玻璃管口润湿，然后稍稍用力把玻璃管插入胶皮管．用排水法收集气体前，应将集气瓶装满水，盖上玻璃片，不要留有气泡，否则使收集的氧气不纯；因为氧气的密度比空气大，因此还可以采用向上排空气法收集；
故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；润湿；水；玻璃片；C；
（3）[实验验证]取一定质量的MnO₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，说明不是二氧化锰产生的氧气，故猜想Ⅰ错误；验证氧气的产生还可以用带火星的木条伸进试管内，看是否复燃；
故答案为：Ⅰ；将带火星的木条放入试管内；
[拓展延伸]加了高锰酸钾之后，产生氧气速度加快是因为高锰酸钾分解也会产生氧气，同时产生的二氧化锰对氯酸钾的分解起催化作用．
故答案为：高锰酸钾不是催化剂，加了高锰酸钾之后，产生氧气速度加快是因为高锰酸钾分解也会产生氧气，同时产生的二氧化锰对氯酸钾的分解起催化作用；
[实验反思]通过高锰酸钾控制在250℃即可分解，而氯酸钾需要较高的温度，可以提出氯酸钾分解的最佳温度是多少？为什么二者分解的温度不同，哪种方法制得的氧气更纯净等；
答案：
（1）锥形瓶；
（2）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 润湿；水；玻璃片； C
（3）[实验验证]Ⅰ；用带火星的木条放到试管口；
[拓展延伸]否，高锰酸钾在反应前后质量和化学性质均发生了改变
[实验反思]哪种方法制得的氧气更纯净．

点评 本题考查了两种制取氧气的方法，然后以高锰酸钾制取氧气进行相关问题的探究，对于探究实验的设计，一定要有明显的现象差别才可以，所以在锰酸钾和二氧化锰是否会生成氧气探究中，就有两个方案可以参考，质量变化法和生成物检验法，掌握氯酸钾和高锰酸钾的性质，理解催化剂的概念是解题的关键．