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(duì)此展開(kāi)探究．
問(wèn)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．
【交流討淪】同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及對(duì)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(wèn)題二：用什么試劑洗掉MnO₂？
【交流討論】MnO₂與CaCO₃、Mg（OH）₂、Fe₂O₃、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(wú)色變?yōu)辄S色，由此推測(cè)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(méi)有變化．實(shí)驗(yàn)說(shuō)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）+MnO₂MnCl₂+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(wú)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(duì)環(huán)境有污染．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3】向未洗凈的試管中加入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(píng)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

【拓展探究】甲、乙兩位同學(xué)對(duì)草酸受熱分解及其產(chǎn)物進(jìn)行探究．

甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的裝置，乙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2所示的裝置（圖中無(wú)水CuSO₄），是白色同體．遇水變藍(lán)）．乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置有缺陷：由于試管口向下傾斜．加之草酸晶體熔點(diǎn)較低．加熱到182℃便開(kāi)始熔化，因此實(shí)驗(yàn)中常會(huì)出現(xiàn)熔融的草酸流進(jìn)導(dǎo)管而影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)．甲同學(xué)認(rèn)為乙同學(xué)的設(shè)計(jì)是科學(xué)合理的．請(qǐng)你談?wù)剤D2裝置優(yōu)于圖1裝置之處：
①底部彎曲的試管避免了熔化的草酸流進(jìn)導(dǎo)管；②乙同學(xué)設(shè)計(jì)的裝置可同時(shí)證明二氧化碳、一氧化碳和水的存在；③乙同學(xué)的裝置在驗(yàn)證了一氧化碳存在的同時(shí)又解決了一氧化碳的污染問(wèn)題．
乙同學(xué)設(shè)計(jì)的圖2裝置也能證明產(chǎn)物中有無(wú)H₂，證明的方法是：在球形干燥管的尖嘴處點(diǎn)燃通過(guò)堿石灰干燥后的氣體（或點(diǎn)燃尖嘴處的氣體），并在火焰上方罩一冷而干燥的小燒杯，若燒杯內(nèi)壁沒(méi)有水霧出現(xiàn)，則沒(méi)有氫氣，反之，若燒杯內(nèi)壁有水霧出現(xiàn)，則有氫氣．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1】根據(jù)過(guò)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(píng)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；
【拓展探究】分析乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置可以知道，無(wú)水硫酸銅可以驗(yàn)證是否產(chǎn)生了水蒸氣，而通過(guò)對(duì)尾氣的點(diǎn)燃可以驗(yàn)證氫氣和一氧化碳，所以可以從這些方面來(lái)對(duì)甲同學(xué)的裝置和乙同學(xué)的裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1】加入的液體是過(guò)氧化氫溶液，這是因?yàn)檫^(guò)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(wú)色變?yōu)辄S色，由此推測(cè)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(duì)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(píng)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(shuō)明產(chǎn)生的氣體為二氧化碳?xì)怏w

【拓展探究】根據(jù)題給的信息可以知道草酸的熔點(diǎn)較低，所以為防止草酸熔化后流入導(dǎo)管中影響實(shí)驗(yàn)，所以乙同學(xué)所選擇的底部完全的試管較好；而同時(shí)乙同學(xué)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置可以同時(shí)驗(yàn)證二氧化碳、一氧化碳和氫氣的存在；同時(shí)由于一氧化碳有毒，直接排放到空氣中能夠引起空氣的污染，所以乙同學(xué)將尾氣點(diǎn)燃，即驗(yàn)證了一氧化碳的存在，也解決了一氧化碳的污染問(wèn)題；而驗(yàn)證氫氣的方法則為：在球形干燥管的尖嘴處點(diǎn)燃通過(guò)堿石灰干燥后導(dǎo)出的氣體（或點(diǎn)燃尖嘴處的氣體），并在火焰上方罩一冷而干燥的小燒杯，燒杯內(nèi)壁無(wú)水霧，證明無(wú)H₂．
故答案為：?jiǎn)栴}一【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1】雙氧水（或H₂O₂）；
問(wèn)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(wú)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(duì)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(píng)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(shuō)明產(chǎn)生的氣體為二氧化碳?xì)怏w

【拓展探究】①底部彎曲的試管避免了熔化的草酸流進(jìn)導(dǎo)管；
②乙同學(xué)設(shè)計(jì)的裝置可同時(shí)證明二氧化碳、一氧化碳和水的存在；
③乙同學(xué)的裝置在驗(yàn)證了一氧化碳存在的同時(shí)又解決了一氧化碳的污染問(wèn)題；
在球形干燥管的尖嘴處點(diǎn)燃通過(guò)堿石灰干燥后的氣體（或點(diǎn)燃尖嘴處的氣體），并在火焰上方罩一冷而干燥的小燒杯，若燒杯內(nèi)壁沒(méi)有水霧出現(xiàn)，則沒(méi)有氫氣，反之，若燒杯內(nèi)壁有水霧出現(xiàn)，則有氫氣．

點(diǎn)評(píng) 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)．