Question

7．小亮通過學(xué)習(xí)知道了氧氣的驗(yàn)滿方法，即將帶火星的木條伸到集氣瓶口處，若帶火星的木條復(fù)燃，則證明氧氣已收集滿了．那么，使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣一定是純氧嗎？小亮對(duì)此展開探究：
取5只集氣瓶，編號(hào)為①②③④⑤，分別裝入其總?cè)莘e10%、20%、30%、40%、50%的水．用排水法收集氧氣，恰好把5只集氣瓶的水排去．將帶火星的木條依次插入①～⑤號(hào)瓶中，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．小亮又在前一組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上又做了第二組和第三組實(shí)驗(yàn)，三組實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象見下表．

	第一組					第二組					第三組
集氣瓶編號(hào)	①	②	③	④	⑤	①	②	③	④	⑤	①
收集的氧氣占容器的體積分?jǐn)?shù)（%）	10	20	30	40	50	31	33	35	37	39	34
帶火星木條	微亮	亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮	很亮	復(fù)燃	復(fù)燃	復(fù)燃	很亮

請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答下列問題：
（1）寫出一個(gè)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的化學(xué)方程式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（2）使用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣的方法是否可靠：否（填“是”或“否”）．
（3）收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時(shí)，可使帶火星的木條復(fù)燃，這時(shí)集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是48.6%（計(jì)算結(jié)果百分號(hào)內(nèi)保留一位數(shù)小數(shù)）．
（4）用帶火星的木條直接檢驗(yàn)雙氧水受熱分解產(chǎn)生的氧氣時(shí)，往往難以復(fù)燃，這是因?yàn)樵诩訜嵘�成氧氣的同時(shí)產(chǎn)生大量水蒸氣所致，此時(shí)混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖所示．若只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，應(yīng)將加熱雙氧水的最高溫度控制在82℃以下．
（5）采取“半值法”探究能減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)．例如：第一組實(shí)驗(yàn)若按③④的編號(hào)順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定
下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在30%～40%之間，從而省去編號(hào)為①②⑤的實(shí)驗(yàn)．同理，第二組實(shí)驗(yàn)可以省去的實(shí)驗(yàn)編號(hào)為①④⑤．

Answer 1

分析 本題通過實(shí)驗(yàn)探究了能使帶火星的木條復(fù)燃的氧氣含量的最低值問題，針對(duì)此問題，設(shè)計(jì)了幾組氧氣含量不同的對(duì)照實(shí)驗(yàn)．通過實(shí)驗(yàn)可以看出，不是純凈的氧氣，帶火星的木條也可以復(fù)燃；分析表格可發(fā)現(xiàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)最低為35%時(shí)木條就可復(fù)燃，根據(jù)空氣中原有的氧氣和收集到的氧氣，就可算出氧氣的分?jǐn)?shù)；“半值法”的應(yīng)用可以減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，節(jié)約時(shí)間，確定時(shí)采用的一般是中間值．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)室制取氧氣可用過氧化氫和二氧化錳混合制取，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O；
（2）通過實(shí)驗(yàn)可以看出，氧氣含量達(dá)到35%帶火星的木條就可以復(fù)燃，所以用帶火星的木條驗(yàn)滿氧氣的方法不可靠；
（3）由圖中可知，當(dāng)氧氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到35%時(shí)，帶火星的木條復(fù)燃．此時(shí)空氣還占65%，所以空氣中有氧氣的量為：65%×21%≈13.6%，所以此時(shí)瓶內(nèi)共有氧氣的分?jǐn)?shù)為：13.6%+35%=48.6%；
（4）只考慮氧氣的體積分?jǐn)?shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，欲使帶火星的木條復(fù)燃，則氧氣的含量需要在48%～49%，分析坐標(biāo)，可知道溫度大約在82°左右，應(yīng)將加熱雙氧水的最高溫度控制在82℃以下；
（5）采取“半值法”探究能減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，實(shí)際上就是通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，減少不必要的實(shí)驗(yàn)，第二組實(shí)驗(yàn)若按②、③的編號(hào)順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即可確定下一組實(shí)驗(yàn)收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在33%～35%之間，從而省去編號(hào)①、④、⑤的實(shí)驗(yàn)，所以本題答案為：①④⑤．
故答案為：（1）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O；
（2）否；  
（3）35； 48.6；
（4）82；   
（5）①④⑤．

點(diǎn)評(píng) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要明確實(shí)驗(yàn)的目的，要注意控制一些變量，本題還采用了“半值法”，從而可減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，減少實(shí)驗(yàn)的過程．