Question

14．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)有關(guān)氧氣方面進(jìn)行探究
探究一：對(duì)空氣中氧氣含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究：

（1）如圖甲所示裝置和藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，集氣瓶中發(fā)生反應(yīng)的文字或符號(hào)表達(dá)式為紅磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅，實(shí)驗(yàn)中可觀察到紅磷燃燒的現(xiàn)象是產(chǎn)生大量的白煙．
（2）該組同學(xué)做了6次實(shí)驗(yàn)，整理數(shù)據(jù)如下：

	1	2	3	4	5	6
進(jìn)入集氣瓶中水的體積（mL）	20	21	19	20	22	18

（注：集氣瓶容積為100mL）通過(guò)6次實(shí)驗(yàn)，該組同學(xué)探究出氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$或20%．
（3）小林同學(xué)利用甲圖裝置測(cè)定空氣中氧氣的含量，下列操作會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏小的是AD．
Α、實(shí)驗(yàn)裝置可能漏氣??????B、實(shí)驗(yàn)中所取的紅磷過(guò)量
C、實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有將彈簧夾夾緊??D、紅磷燃燒結(jié)束后，沒(méi)等裝置冷卻就打開(kāi)彈簧夾
（4）小組內(nèi)同學(xué)查閱資料后知道白磷40℃即燃燒，燃燒產(chǎn)物與紅磷相同，于是采用改進(jìn)后的乙裝置進(jìn)行重新探究．主要操作是：在實(shí)際容積為100mL的集氣瓶里先裝進(jìn)30mL的水，再按圖乙連好儀器，按下熱的玻璃棒，白磷立即被點(diǎn)燃．
①白磷從燃燒到熄滅冷卻的過(guò)程中，瓶?jī)?nèi)水面的變化是木炭燃燒產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，集氣瓶?jī)?nèi)氣壓幾乎不變，水不會(huì)倒吸，若實(shí)驗(yàn)非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為20mL．
②你認(rèn)為集氣瓶里預(yù)先裝進(jìn)的水有哪些作用？氫氧化鈉（填序號(hào)）．
a．加快集氣瓶冷卻   b．液封導(dǎo)氣管末端以防氣體逸出   c．緩沖集氣瓶?jī)?nèi)氣壓的驟然升高
探究二：對(duì)有關(guān)制取氧氣時(shí)催化劑進(jìn)行探究：
實(shí)驗(yàn)室常用加熱氯酸鉀與二氧化錳混合物的方法制取氧氣．小靜發(fā)現(xiàn)，氯酸鉀與氧化銅混合加熱，也能較快產(chǎn)生氧氣，于是進(jìn)行如下探究：
【提出猜想】除MnO₂、CuO外，F(xiàn)e₂O₃也可以作KClO₃分解的催化劑．
【完成實(shí)驗(yàn)】按下表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定分解溫度（分解溫度越低，說(shuō)明催化效果越好）．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)藥品	分解溫度（℃）
①	KClO3	580
②	KClO3、MnO2（質(zhì)量比1：1）	350
③	KClO3、CuO （質(zhì)量比l：1）	370
④	KClO3、Fe2O3（質(zhì)量比1：1）	390

【分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論】
（5）由實(shí)驗(yàn)①與實(shí)驗(yàn)④對(duì)比，證明猜想可能合理．寫出加熱氯酸鉀和二氧化錳混合反應(yīng)文字或符號(hào)表達(dá)式氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣或2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑．
（6）實(shí)驗(yàn)所用的三種金屬氧化物，催化效果最好的是MnO₂．
【反思】
（7）若要證明Fe₂O₃是該反應(yīng)的催化劑，還要驗(yàn)證它在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；
（8）同種催化劑，顆粒大小可能影響催化效果，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證將氯酸鉀與不同顆粒大小的同種催化劑等比充分混合，加熱測(cè)定分解溫度．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紅磷燃燒生成五氧化二磷以及燃燒的現(xiàn)象進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)圖表可知氧氣約占空氣體積進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)要使本實(shí)驗(yàn)成功，必須注意以下幾點(diǎn)：①裝置的氣密性好；②紅磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數(shù)進(jìn)行解答；
（4）根據(jù)木炭燃燒生成二氧化碳以及二氧化碳能被氫氧化鈉溶液吸收進(jìn)行解答；
（5）要想證明Fe₂O₃也可以作KClO₃分解的催化劑，必須作對(duì)照實(shí)驗(yàn)，一個(gè)加入氧化鐵，一個(gè)不加氧化鐵；書寫加熱氯酸鉀與二氧化錳混合物的方法制取氧氣的化學(xué)方程式時(shí)，需要反應(yīng)原理和質(zhì)量守恒定律來(lái)完成；
（6）根據(jù)題意“分解溫度越低，催化效果越好”，然后找表中分解溫度低的對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)藥品，從而得知催化效果最好的金屬氧化物；
（7）根據(jù)在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒(méi)有發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑可知，若要證明Fe₂O₃是該反應(yīng)的催化劑，還要驗(yàn)證它在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；
（8）若要驗(yàn)證同種催化劑，顆粒大小可能影響催化效果，可以控制其他條件相同的情況下，利用粉末狀的催化劑與顆粒狀的催化劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；

解答 解：（1）紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的文字或符號(hào)表達(dá)式為紅磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；實(shí)驗(yàn)中可觀察到紅磷燃燒的現(xiàn)象是產(chǎn)生大量的白煙；
（2）集氣瓶容積為100mL，

	1	2	3	4	5	6
進(jìn)入集氣瓶中水的體積（mL）	20	21	19	20	22	18

根據(jù)圖表可知氧氣約占空氣體積為1/5或20%；
（3）根據(jù)要使本實(shí)驗(yàn)成功，必須注意以下幾點(diǎn)：①裝置的氣密性好；②紅磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數(shù)，所以實(shí)驗(yàn)裝置可能漏氣、紅磷燃燒結(jié)束后，沒(méi)等裝置冷卻就打開(kāi)彈簧夾，都會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏��；
（4）木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，所以不能用木條代替紅磷；若實(shí)驗(yàn)非常成功，最終集氣瓶中水的體積約為20mL；二氧化碳能被氫氧化鈉溶液吸收，所以預(yù)先在集氣瓶?jī)?nèi)加氫氧化鈉溶液后，用木炭做實(shí)驗(yàn)也收到了較好的效果；
（5）要想證明Fe₂O₃也可以作KClO₃分解的催化劑，必須作對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)④加入氧化鐵，實(shí)驗(yàn)①不加氧化鐵，故答案為：①；加熱氯酸鉀和二氧化錳混合反應(yīng)文字表達(dá)式為：氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣；化學(xué)方程式為：2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑
（6）實(shí)驗(yàn)中用MnO₂做催化劑時(shí)的分解溫度是350℃，對(duì)比表中的數(shù)據(jù)，可知分解溫度最低，根據(jù)題意“分解溫度越低，催化效果越好”，所以MnO₂的催化效果最好，故答案為：MnO₂
（7）在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒(méi)有發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑，若要證明Fe₂O₃是該反應(yīng)的催化劑，還要驗(yàn)證它在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，故答案為：化學(xué)性質(zhì)不變；
（8）將氯酸鉀與不同顆粒大小的同種催化劑等比充分混合，加熱測(cè)定分解溫度．
故答案為：（1）紅磷+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$五氧化二磷或4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；產(chǎn)生大量的白煙；
（2）$\frac{1}{5}$或20%；
（3）AD；
（4）木炭燃燒產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，集氣瓶?jī)?nèi)氣壓幾乎不變，水不會(huì)倒吸；20；氫氧化鈉；
（5）①；氯酸鉀$→_{加熱}^{二氧化錳}$氯化鉀+氧氣或2KClO₃ $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑；
（6）MnO₂
（7）化學(xué)性質(zhì)：
（8）將氯酸鉀與不同顆粒大小的同種催化劑等比充分混合，加熱測(cè)定分解溫度．

點(diǎn)評(píng) 本考點(diǎn)考查了空氣中氧氣的含量的探究，并且注重了實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)是近幾年中考的一個(gè)重點(diǎn)．評(píng)價(jià)包括對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的評(píng)價(jià)等，要認(rèn)真把握．本考點(diǎn)綜合性比較強(qiáng)，主要出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．