Question

10．实验室常用下列装置制取有关气体．

（1）用KMnO₄固体来制取O₂，应选用图中的A装置（填A或B）．该发生装置还可以做我们学过的铜绿分解实验，用写出这个反应的文字表达式铜绿$\stackrel{加热}{→}$氧化铜+二氧化碳+水．
（2）C装置可用来测量生成的CO₂气体的体积，其中在水面上放一层植物油的目的是防止二氧化碳溶于水，植物油上方原有的空气对实验的结果没有（填“有”或“没有”）明显影响．
（3）利用B\C组合装置测得反应生成气体体积偏大的最主要原因是：利用该装置测得气体体积，实际包括反应生成的气体，还有滴入锥形瓶内的液体的体积，所以，所测得结果偏大．
加热
（4）氨气（NH₃）的密度比空气的小，极易溶于水，实验室制取氨气的反应原理是：氢氧化钙（固）+氯化铵（固）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$氯化钙（固）+氨气+水．实验室制取氨气，若选择A装置，应该将此装置如何改动？排水法改为向下排空气法
（5）实验室里还可采用B图装置，通过用MnO₂作催化剂分解过氧化氢（H₂0₂）的方法制取氧气．写出该反应的文字表达式：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气
（6）某研究小组对用H₂O₂分解生成H₂O和O₂的实验条件进行探究．他们进行以下实验：
①往盛有5mL5%H₂O₂溶液的试管中，伸入带火星的木条，木条不复燃．
②往盛有5mLω%H₂O₂溶液的试管中，加入a克MnO₂，伸入带火星的木条，木条复燃．
③往盛有5mLω%H₂O₂溶液的试管中，加入a克Fe₂O₃，伸入带火星的木条，木条复燃．
④经检验，②，③中反应后试管中仍分别含有a克MnO₂和a克Fe₂O₃．
【问题】（1）MnO₂和Fe₂O₃是上述反应中的催化剂剂．
（2）实验②，③中的H₂O₂的浓度（ω%）以5%为宜．
研究小组还对溶液浓度、催化剂的种类等实验条件进行了探究．下表选取了部分实验数据：用足量等体积H₂O₂溶液制取相同体积O₂所需的时间

浓度  时间（min） 条件	30%H2O2溶液	15%H2O2溶液	5%H2O2溶液
a克MnO2	0.2	0.8	2.0
a克Fe2O3	7.0	9.0	16.0

【问题】（3）从上表中能得出哪些结论？催化剂相同时过氧化氢溶液浓度越大，反应速度越快；
（7）【提出问题】小松同学用“双氧水”（过氧化氢溶液）清洗伤口时，不小心将过氧化氢溶液滴到水泥板上，发现有大量气泡产生．小松联想到自己曾经用二氧化锰做过氧化氢分解的催化剂，他想，水泥块能否也可作过氧化氢分解的催化剂呢？于是他到附近建筑工地取回一些小水泥块，并用蒸馏水浸泡，冲洗、干燥，并进行以下探究．
【猜想】水泥块能作过氧化氢分解的催化剂．
【实验验证】

	实验步骤	实验现象	实验结论
实验一	将带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管中	木条不复燃	常温下过氧化氢溶液不分解
实验二	在装有过氧化氢溶液的试管中加入水泥块，然后将带火星的木条伸入试管中	木条复燃	水泥块能加快双氧水分解速率

【结论】水泥块能加快过氧化氢的分解速率，故水泥起能作过氧化氢的催化剂．
【讨论与反思】小芳认为：仅凭上述两个实验还不能证明水泥块为过氧化氢分解的催化剂，她觉得需要增加一个探究实验：探究水泥块在反应前后质量是否改变．
【实验步骤】①准确称量水泥块的质量；②完成实验二；③待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，干燥，称量④对比反应前后水泥块的质量．
【分析】如果水泥块反应前后质量不变，则说明水泥块可以作为过氧化氢分解的催化剂．但小华认为，要证明小松的猜想，小芳的补充实验还是不足够，还需要再补充一个探究实验：探究水泥块的化学性质在反应前后是否改变．

Answer 1

分析 根据反应物的状态及反应条件缺点发生装置，根据气体的收集方法确定收集装置；根据反应的原理写出反应的文字表达式；根据催化剂的特点、分析设计实验探究反应的催化剂．

解答 解：（1）用KMnO₄固体来制取O₂，属于加热固体制取气体，应选用图中的A装置．该发生装置还可以做我们学过的铜绿分解实验，铜绿受热分解生成了氧化铜、二氧化碳和水，反应的文字表达式是：铜绿$\stackrel{加热}{→}$氧化铜+二氧化碳+水．
（2）C装置可用来测量生成的CO₂气体的体积，由于二氧化碳能溶于水，其中在水面上放一层植物油的目的是防止二氧化碳溶于水，植物油上方原有的空气对实验的结果没有明显影响．
（3）利用B\C组合装置测得反应生成气体体积偏大的最主要原因是：利用该装置测得气体体积，实际包括反应生成的气体，还有滴入锥形瓶内的液体的体积，所以，所测得结果偏大；
（4）由于氨气（NH₃）的密度比空气的小，极易溶于水，实验室制取氨气，若选择A装置，应该将此装置中排水法改为向下排空气法；
（5）实验室里还可采用B图装置，通过用MnO₂作催化剂分解过氧化氢（H₂0₂）的方法制取氧气．该反应的文字表达式：过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气．
（6）【问题】（1）由①②③对比可知加入二氧化锰、氧化铁后的反应速度明显提高，且由④可知其质量没有改变，故可说明它是这一反应的催化剂；
（2）通过用足量等体积H₂O₂溶液制取相同体积O₂所需的时间可以看出，过氧化氢的浓度较大时，生成氧气
的速率较快，不利于收集，浓度（ω%）以5%为宜．
（3）对比时间记录表中不同浓度的过氧化氢放出相同体积氧气所消耗时间，可发现H₂O₂浓度越大，产生氧气的速度越快；对比相同浓度的过氧化氢使不同催化剂时产生相同体积氧气所消耗时间，可发现MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好；
（6）实验一：根据实验现象是木条不复燃，说明了是用木条在检验是否生成了氧气，对比实验二的操作，可以得出实验一的操作；
实验二：根据实验现象：木条复燃，说明了氧气的存在，更说明加入水泥块后过氧化氢中有有氧气产生，
故填表为：

	实验步骤	实验现象	实验结论
实验一	将带火星的木条伸入盛有过氧化氢的试管中	木条不复燃	常温下过氧化氢溶液不分解
实验二	在装有过氧化氢溶液的试管中加入水泥块，然后将带火星的木条伸入试管中	木条复燃	加入水泥块能加快过氧化氢的分解速率

（5）研究是否是催化剂不但要从能够改变反应速率方面分析．还要从反应前后质量不变方面进行分析，所以，增加一个探究实验：探究水泥块在反应前后质量是否改变．
（6）水泥块是从溶液中取出的，要得到水泥块的质量，就需要将水泥中的水分除去，然后用天平称量质量才会比较反应前后质量变了没有，所以实验步骤为：干燥，称重．
（7）研究催化剂，除了研究改变反应速率，反应前后质量不变，还要研究反应前后的化学性质不变，所以，增加一个探究实验：水泥块的化学性质在反应前后是否改变．
故答案为：（1）A，铜绿$\stackrel{加热}{→}$氧化铜+二氧化碳+水．
（2）防止二氧化碳溶于水，没有．
（3）利用该装置测得气体体积，实际包括反应生成的气体，还有滴入锥形瓶内的液体的体积，所以，所测得结果偏大．
（4）排水法改为向下排空气法．
（5）过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气
（6）（1）催化（2）5%；（3）催化剂相同时过氧化氢溶液浓度越大，反应速度越快；
（7）【实验验证】见上表；【讨论与反思】水泥块在反应前后质量是否改变；【实验步骤】干燥，称量；【分析】水泥块的化学性质在反应前后是否改变

点评 本考点主要考查了仪器的名称、气体的制取装置和收集装置的选择，同时也考查了化学方程式的书写，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．本考点是中考的重要考点之一，主要出现在实验题中．