Question

2．某化學(xué)興趣小組在用高錳酸鉀制取氧氣的實(shí)驗(yàn)后，在清洗試管時(shí)發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)形成深綠色液體，同時(shí)試管內(nèi)壁還有用水洗刷不掉的黑色固體．于是同學(xué)們對此展開探究．
問題一：黑色固體是什么？
【查閱資料】高錳酸鉀能溶于水形成紫紅色溶液．
【交流討論】同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及對高錳酸鉀受熱分解產(chǎn)物的了解，推斷該黑色固體可能是二氧化錳，其分子式為MnO₂．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1】向未洗凈的試管中加入某種液體，產(chǎn)生能使帶火星的小木條復(fù)燃的氣體，證明上述判斷正確．加入的液體是雙氧水．
問題二：用什么試劑洗掉MnO₂？
【交流討論】MnO₂與CaCO₃、Mg（OH）₂、Fe₂0₃、P₂O₅、Cu中的某一種物質(zhì)組成最相近，理由
是二氧化錳和氧化鐵都屬于氧化物．這種物質(zhì)能與稀鹽酸反應(yīng)，觀察到的現(xiàn)象應(yīng)為固體逐漸溶解，溶液由無色變?yōu)辄S色，由此推測MnO₂也能與稀鹽酸反應(yīng)．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證2】向未洗凈的試管中加入稀鹽酸，黑色固體沒有變化．實(shí)驗(yàn)說明同一類物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不一定相同．
【查閱資料】同學(xué)們查閱資料知道有兩種除去二氧化錳的方法：
（1）用濃鹽酸加熱除去MnO₂，反應(yīng)原理為：4HCl（濃）+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O（反應(yīng)生成的氯氣有毒）．
（2）用硫酸酸化了的草酸（H₂C₂O₄）溶液，可快速溶解二氧化錳，且無明顯現(xiàn)象．
【交流討論】老師建議實(shí)驗(yàn)小組最好采用草酸溶液而不用濃鹽酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，理由是濃鹽酸與MnO₂在加熱條件下反應(yīng)不安全，且產(chǎn)生有毒氣體氯氣，對環(huán)境有污染．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3】向未洗凈的試管中加人硫酸酸化了的草酸溶液，黑色固體果然被除去，同時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生許多氣泡．
【交流討論】同學(xué)們討論后認(rèn)為產(chǎn)生的氣體可能為CO₂、CO、H₂、O₂等．依據(jù)是化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不發(fā)生變化．
【反思評價(jià)】經(jīng)檢驗(yàn)，產(chǎn)生的氣體是CO₂．檢驗(yàn)CO₂氣體的實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)論是：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)論
將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中	若澄清石灰水變渾濁，則說明產(chǎn)生的氣體為二氧化碳?xì)怏w

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1】根據(jù)過氧化氫溶液在二氧化錳催化作用下分解生成水和氧氣，氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃進(jìn)行分析；
【交流討論2】根據(jù)二氧化錳和氧化鐵都屬于氧化物，氧化鐵能和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水進(jìn)行分析；
【交流討論】根據(jù)濃鹽酸和二氧化錳在加熱的條件下生成氯化錳、水和氯氣，氯氣有毒進(jìn)行分析．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3】根據(jù)化學(xué)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律，即化學(xué)反應(yīng)前后，元素的種類不變，原子的種類、總個(gè)數(shù)不變進(jìn)行分析；
【反思評價(jià)】根據(jù)二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，是因?yàn)槎�氧化碳能和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水進(jìn)行分析．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1】加入的液體是過氧化氫溶液，這是因?yàn)檫^氧化氫在二氧化錳催化作用下分解生成水和氧氣，氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃；
【交流討論2】MnO₂與Fe₂O₃的組成最相近，理由是二氧化錳和氧化鐵都屬于氧化物；氧化鐵能與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，所以觀察到的現(xiàn)象應(yīng)為固體逐漸溶解，溶液由無色變?yōu)辄S色，由此推測MnO₂也能與稀鹽酸反應(yīng)；
【交流討論】濃鹽酸和二氧化錳在加熱的條件下生成氯化錳、水和氯氣，氯氣有毒，所以老師建議實(shí)驗(yàn)小組最好采用草酸溶液而不用濃鹽酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，理由是：濃鹽酸與MnO₂在加熱條件下反應(yīng)不安全，且產(chǎn)生有毒氣體氯氣，對環(huán)境有污染；
【交流討論4】根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，產(chǎn)生的氣體可能為CO₂、CO、H₂、O₂等；
【反思評價(jià)】將該氣體通入澄清石灰水中，發(fā)現(xiàn)澄清石灰水變渾濁，證明該氣體是CO₂，所以

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)論
將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中	若澄清石灰水變渾濁，則說明產(chǎn)生的氣體為二氧化碳?xì)怏w

故答案為：問題一【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1】雙氧水（或H₂O₂）；
問題二【交流討論】二氧化錳和氧化鐵都屬于氧化物；固體逐漸溶解，溶液由無色變?yōu)辄S色；
【交流討論】濃鹽酸與MnO₂在加熱條件下反應(yīng)不安全，且產(chǎn)生有毒氣體氯氣，對環(huán)境有污染；
【交流討論】化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不發(fā)生變化；
【反思評價(jià)】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)論
將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中	若澄清石灰水變渾濁，則說明產(chǎn)生的氣體為二氧化碳?xì)怏w

點(diǎn)評 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．