Question

1．從事科學實驗的重要環(huán)節(jié)是進行科學實驗的設計，科學實驗的正確步驟是：
①明確實驗目的；
②收集有關資料；
③設計合理方案；
④進行科學實驗．
請按照以上四個步驟完成以下的實驗設計，根據(jù)裝置圖回答問題． 
【明確實驗目的】實驗室制取氧氣
【收集有關資料】過氧化氫是液態(tài)，二氧化錳催化作用下，迅速產(chǎn)生氧氣，高錳酸鉀是一種黑紫色的固體，寫出一種制取氧氣的化學方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O（2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑）．
【設計實驗方案】用過氧化氫制取氧氣時，可以選擇AD或AE（填序號）組裝一套裝置制取氧氣．選擇制取氣體的發(fā)生裝置的方法的依據(jù)是反應物的狀態(tài)和反應條件．
【進行科學實驗】
（1）用過氧化氫制取氧氣時，要先檢驗裝置的氣密性，其方法是夾住導氣管，向長頸漏斗中注水，長頸漏斗中形成穩(wěn)定的水柱，說明裝置不漏氣．
（2）若用高錳酸鉀制取氧氣，用D收集氧氣，驗證收集滿的方法是用帶火星的木條放在瓶口，木條復燃，說明收集滿．
（3）若用E收集氧氣，發(fā)現(xiàn)制得到的氧氣不純，可能的原因是集氣瓶沒有裝滿水或剛有氣泡冒出就立即收集了（寫一條即可）．實驗完畢，要先把導管取出，再熄滅酒精燈．否則導致的后果是水槽中水倒流到試管中，使試管炸裂．
（4）若用高錳酸鉀制取氧氣，實驗室需要16g氧氣進行性質(zhì)實驗，至少要加入多少高錳酸鉀？

Answer 1

分析 【收集有關資料】根據(jù)過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣寫出反應的化學方程式即可；
【設計實驗方案】根據(jù)反應物狀態(tài)和反應條件選擇發(fā)生裝置，根據(jù)生成氣體的密度和溶解性選擇收集裝置；
【進行科學實驗】（1）根據(jù)檢查裝置的氣密性有多種方法，原理都是根據(jù)裝置內(nèi)外的壓強差形成水柱或氣泡進行分析；
（2）根據(jù)氧氣驗滿的方法進行分析；
（3）根據(jù)用高錳酸鉀制氧氣時的注意事項進行分析；
（4）根據(jù)化學方程式和氧氣的質(zhì)量進行計算．

解答 解：【收集有關資料】過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【設計實驗方案】過氧化氫是液體，二氧化錳是固體，反應條件是常溫，可選用的發(fā)生裝置是A；氧氣不易溶于水，密度比空氣大，因此收集方法可用排水法或向上排空氣法，故選擇的收集裝置可以是D或E；
【進行科學實驗】（1）用彈簧夾夾住右邊導管，向長頸漏斗中倒水，液面高度不變，說明裝置氣密性良好；
（2）檢驗氧氣集滿的方法是將帶火星木條放在集氣瓶瓶口，若木條復燃，則證明氧氣已集滿；
（3）若用E收集氧氣，發(fā)現(xiàn)制得到的氧氣不純，可能的原因是集氣瓶沒有裝滿水或剛有氣泡冒出就立即收集了；實驗完畢，要先把導管取出，再熄滅酒精燈．否則導致的后果是水槽中水倒流到試管中，使試管炸裂；
（4）設需要高錳酸鉀的質(zhì)量為x
2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑
316                   32
x                     16g
$\frac{316}{x}$=$\frac{32}{16g}$
x=15.8g．
故答案為：【收集有關資料】2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O（2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑）；
【設計實驗方案】AD或AE，反應物的狀態(tài)和反應條件；
【進行科學實驗】（1）夾住導氣管，向長頸漏斗中注水，長頸漏斗中形成穩(wěn)定的水柱，說明裝置不漏氣；
（2）用帶火星的木條放在瓶口，木條復燃，說明收集滿；
（3）集氣瓶沒有裝滿水或剛有氣泡冒出就立即收集了；水槽中水倒流到試管中，使試管炸裂；
（4）15.8g．

點評 本題主要考查常見氣體的發(fā)生裝置與收集裝置的探究，發(fā)生裝置依據(jù)反應物的狀態(tài)和反應條件選擇，收集裝置依據(jù)氣體的密度和溶解性選擇．