Question

11．在5%的過(guò)氧化氫溶液中加入鐵銹，過(guò)氧化氫就會(huì)迅速分解成氧氣和水，反應(yīng)結(jié)束后將鐵銹取出還可重復(fù)使用且質(zhì)量不變．小明同學(xué)將該反應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室制取氧氣，實(shí)驗(yàn)所用裝置如圖所示．

（1）鐵銹在該反應(yīng)中所起的作用是催化劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后采用過(guò)濾方法，可以將它回收并加以再利用．該反應(yīng)的化學(xué)方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;鐵銹\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．為保證收集到不含空氣的氧氣，則發(fā)生和收集的裝置應(yīng)是BC（填字母）；為了控制反應(yīng)的劇烈程度，他應(yīng)將B裝置中的長(zhǎng)頸漏斗改為分液漏斗（或注射器）（填儀器名稱）該方法與用高錳酸鉀制取氧氣相比，優(yōu)點(diǎn)是不需要加熱，操作簡(jiǎn)便（合理均可）（答一點(diǎn)）．
（2）小強(qiáng)想用高錳酸鉀制取純凈的氧氣，他應(yīng)選擇上述裝置中的A和C（填字母）進(jìn)行組裝．你認(rèn)為A裝置中還缺少棉花．其作用是防止加熱時(shí)高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)氣管；寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（3）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w，除了選擇大理石和稀鹽酸外，也可加熱固體碳酸氫銨或固體碳酸氫鈉，化學(xué)反應(yīng)方程式分別是：
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑
如果選擇加熱碳酸氫鈉的反應(yīng)制取二氧化碳，則發(fā)生裝置應(yīng)選用A；你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)室能否選擇加熱碳酸氫銨來(lái)制取二氧化碳？不能，其理由是制得氣體不純．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)催化劑的定義、物質(zhì)的分離方法分析，過(guò)氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，據(jù)此書(shū)寫(xiě)方程式；
根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置，要收集到不含空氣的氧氣，應(yīng)用排水法；要控制反應(yīng)劇烈程度，則須控制反應(yīng)速率，反應(yīng)物的量，并據(jù)反應(yīng)原理分析方法的優(yōu)越性；
（2）收集純凈的氣體用排水法，并據(jù)高錳酸鉀制取氧氣的注意事項(xiàng)和反應(yīng)原理分析解答；
（3）據(jù)發(fā)生裝置的選擇方法選取發(fā)生裝置，并據(jù)反應(yīng)原理分析能否制取氣體的可能性．

解答 解：（1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的醫(yī)用雙氧水在常溫下難分解，但在雙氧水溶液中加入鐵銹，就會(huì)迅速分解，且反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾出的鐵銹可重復(fù)使用，說(shuō)明鐵銹在該反應(yīng)中能加快化學(xué)反應(yīng)速度，且本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，因此是該反應(yīng)的 催化劑，鐵銹不溶于水，所以可用過(guò)濾的方法進(jìn)行回收，雙氧水在鐵銹的催化作用下生成水和氧氣，反應(yīng)方程式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;鐵銹\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
雙氧水是液體，鐵銹是固體，屬于固液常溫型，因此該反應(yīng)的發(fā)生裝置為 B，要收集到不含空氣的氧氣，應(yīng)用排水法；
要控制反應(yīng)劇烈程度，則須控制反應(yīng)速率，反應(yīng)物的量，可將長(zhǎng)頸漏斗換為分液漏斗或注射器，可逐滴滴加液體，進(jìn)而可控制反應(yīng)速率，該方法與用高錳酸鉀制取氧氣相比，具有不需加熱，節(jié)約能源，操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)；
（2）排水法收集的氣體純凈，不含空氣，故應(yīng)選擇的收集裝置是C；加熱高錳酸鉀時(shí)試管口要放一團(tuán)棉花，防止加熱時(shí)高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管，高錳酸鉀在加熱條件下分解生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應(yīng)方程式為 2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）如果選擇加熱碳酸氫鈉的反應(yīng)制取二氧化碳，屬于固體加熱型，則發(fā)生裝置應(yīng)選用A；實(shí)驗(yàn)室不能選擇加熱碳酸氫銨來(lái)制取二氧化碳，因?yàn)樵摲磻?yīng)同時(shí)生成氨氣，使收集的二氧化碳不純；
故答案為：（1）催化劑；過(guò)濾；2H₂O₂$\frac{\underline{\;鐵銹\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； BC；分液漏斗（或注射器）；不需要加熱，操作簡(jiǎn)便；
（2）C；棉花；防止加熱時(shí)高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)氣管；2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）A； 不能；制得氣體不純．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的原理、收集方法、催化劑以及裝置的選擇等知識(shí)，能較好考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和運(yùn)用能力．