Question

3．某校研究性學(xué)習(xí)小組準(zhǔn)備用加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣并驗(yàn)證氧氣的性質(zhì)．

（1）寫出該方法制取氧氣的化學(xué)反應(yīng)符號(hào)表達(dá)式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（2）他們所用的裝置圖中有一些錯(cuò)誤，請(qǐng)你指出來：
①試管用焰心加熱
②試管口向上傾斜
③試管口未放一團(tuán)棉花
④酒精燈內(nèi)酒精超過燈容積的$\frac{2}{3}$
（3）主要操作步驟：①?gòu)乃�槽中取出�?dǎo)管②檢查裝置的氣密性 ③熄滅酒精燈 ④收集氣體 ⑤加熱⑥加入藥品，操作順序?yàn)棰冖蔻茛堍佗?br />（4）該實(shí)驗(yàn)?zāi)苡门潘�法收集氧氣，因�(yàn)檠鯕獠灰兹苡谒�，且不與水反應(yīng)，為什么剛開始冒氣泡不能立即收集剛出來的主要是空氣，收集氣體會(huì)不純，何時(shí)開始收集：氣泡連續(xù)均勻放出時(shí)開始收集，不用填集滿后，水下用玻璃片蓋住瓶口，取出正（填“正”或“倒”）放在桌上．
（5）若用圖2裝置，用排水法收集氧氣，應(yīng)將氣體從a（填“a”或“b”）口通入，要想知道瓶中收集到多少體積的氧氣，可將該裝置出水管通入量筒（填儀器名稱）．
（6）若不用排水法收集氧氣，還可用向上排空氣法收集，用該法收集氧氣驗(yàn)滿的方法是將帶火星的木條放在瓶口，若復(fù)燃證明已滿．
（7）若實(shí)驗(yàn)室用圖3裝置，分解過氧化氫來制取氧氣，請(qǐng)寫出所標(biāo)儀器名稱：a錐形瓶，裝置中長(zhǎng)頸漏斗要伸到液面以下，原因是防止生成氣體從長(zhǎng)頸漏斗逸出該制取反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，如何檢查該裝置的氣密性：彈簧夾夾緊膠，向長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)加水，至長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)液面與錐形瓶?jī)?nèi)液
面有一段高低差，一段時(shí)間后高低差不變，證明不漏氣，他們用排水法收集了兩瓶氣體，在先收集的一瓶中插入帶火星的木條，只看到火星亮了一些，插入后一瓶中木條仍然不能復(fù)燃，導(dǎo)致這個(gè)現(xiàn)象的可能的原因是（寫出操作上的原因）：未等氣泡連續(xù)均勻放出就收集或收集前集氣瓶未裝滿水．
（8）圖示是鐵絲在氧氣中燃燒的全過程．請(qǐng)回答下列問題：

（I）選用的鐵絲如果表面有繡，要先用砂紙打磨，除去表面的氧化物．
（II）①鐵絲要繞成螺旋狀，目的是增大鐵絲與氧氣的接觸面積，同時(shí)下層為上層預(yù)熱．
②集氣瓶?jī)?nèi)要預(yù)先裝少量水或鋪一層細(xì)砂，目的是防止高溫熔化物落下炸裂瓶底．
③點(diǎn)燃火柴后，鐵絲插入集氣瓶中的適宜時(shí)刻和方法是：火柴快要燃盡時(shí)，從瓶口緩慢向下伸入．
觀察到鐵絲在氧氣中燃燒火星四射，有同學(xué)提出疑問，產(chǎn)生火星四射的原因是什么？
查閱相關(guān)資料，得知是鐵絲在氧氣中燃燒生成了一種氣體造成的，鐵絲中含有鐵和碳等元素．試猜想生成的氣體可能是二氧化碳．寫出鐵在氧氣中燃燒的符號(hào)表達(dá)式：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)檢查裝置是否有錯(cuò)誤，按照一定的順序：從下到上，從左到右，防止有遺漏，可根據(jù)高錳酸鉀制取氧氣的操作和注意事項(xiàng)及儀器的正確使用方法進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的正確操作進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)氧氣不易溶于水，且不與水反應(yīng)，所以可以用排水法收集，剛開始排出的氣體是氧氣和空氣的混合氣，不能收集，氣泡連續(xù)均勻冒出時(shí)開始收集，氧氣密度比空氣大，收集滿的氧氣應(yīng)該正放在桌面上進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)氧氣密度比水小，不易溶于水，可以用量筒測(cè)量水的體積，來判斷收集的氧氣的體積進(jìn)行分析；
（6）根據(jù)收集氧氣的方法有排水法和向上排空氣法，氧氣有助燃性進(jìn)行分析；
（7）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用分析；
根據(jù)裝置中長(zhǎng)頸漏斗要伸到液面以下，防止氣體從長(zhǎng)頸漏斗逸出，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，以及檢驗(yàn)裝置氣密性的正確操作進(jìn)行分析；
（8）根據(jù)鐵在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)要把鐵絲表面的鐵銹打磨干凈；增大可燃物與氧氣的接觸面積可以促進(jìn)可燃物的燃燒；鐵在氧氣中燃燒時(shí)放出大量的熱，生成的四氧化三鐵固體容易濺落等知識(shí)進(jìn)行分析．

解答 解：（1）高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，化學(xué)方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）在使用酒精燈加熱時(shí)，首先檢查燈內(nèi)酒精的量，不超過酒精燈總?cè)莘e的三分之二，加熱時(shí)要用外焰，觀察圖示可以看出，燈內(nèi)酒精過多，未用酒精燈的外焰加熱；加熱固體藥品時(shí)，試管口要略低于試管底部，防止冷凝水倒流入試管引起試管炸裂；用高錳酸鉀制取氧氣時(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，所以錯(cuò)誤為：①未用酒精燈的外焰加熱；②酒精燈內(nèi)酒精過多；③試管口沒有稍微向下傾斜；④試管口未放一團(tuán)棉花；
（3）實(shí)驗(yàn)室制取時(shí)，需要先組裝儀器，然后檢驗(yàn)裝置氣密性，裝藥，加熱制取氣體，實(shí)驗(yàn)結(jié)束先撤導(dǎo)管，后熄滅酒精燈，所以正確的操作順序?yàn)椋孩冖蔻茛堍佗郏?br />（4）氧氣不易溶于水，且不與水反應(yīng)，所以可以用排水法收集，剛開始排出的氣體是氧氣和空氣的混合氣，不能收集，氣泡連續(xù)均勻冒出時(shí)開始收集，氧氣密度比空氣大，收集滿的氧氣應(yīng)該正放在桌面上；
（5）氧氣密度比水小，不易溶于水，所以用圖2裝置，用排水法收集氧氣，應(yīng)將氣體從a口通入，可以用量筒測(cè)量水的體積，來判斷收集的氧氣的體積；
（6）收集氧氣的方法有排水法和向上排空氣法，氧氣有助燃性，所以用向上排空氣法收集氧氣驗(yàn)滿的方法
是：將帶火星的木條放在瓶口，若復(fù)燃證明已滿；
（7）通過分析題中所指儀器的作用可知，a是錐形瓶，裝置中長(zhǎng)頸漏斗要伸到液面以下，防止氣體從長(zhǎng)頸漏斗逸出，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，檢查裝置氣密性的方法是：彈簧夾夾緊膠，向長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)加水，至長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)液面與錐形瓶?jī)?nèi)液面有一段高低差，一段時(shí)間后高低差不變，證明不漏氣，導(dǎo)致排水法收集氧氣不純的原因是：未等氣泡連續(xù)均勻放出就收集或收集前集氣瓶未裝滿水；
（8）（Ⅰ）選用的鐵絲如果表面有繡，應(yīng)用砂紙打磨去銹進(jìn)行處理；
（Ⅱ）①鐵絲繞成螺旋狀可以增大與氧氣的接觸面積，促進(jìn)鐵燃燒；
②集氣瓶?jī)?nèi)要預(yù)先裝少量水或鋪一層細(xì)砂的目的是：防止燃燒產(chǎn)生的熔化物濺落瓶底，使瓶底炸裂；
③實(shí)驗(yàn)的目的是讓鐵絲反應(yīng)，所以應(yīng)該盡可能讓火柴燃燒的徹底一些．所以點(diǎn)燃火柴后，鐵絲插入集氣瓶中的適宜時(shí)刻和方法是：待火柴即將燃盡時(shí)，從瓶口往下緩緩伸入瓶中；
鐵絲在氧氣中燃燒生成了一種氣體造成的，鐵絲中含有鐵和碳等元素，猜想生成的氣體可能是：二氧化碳；
鐵和氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成四氧化三鐵，化學(xué)方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故答案為：（1）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）試管用焰心加熱，試管口向上傾斜，試管口未放一團(tuán)棉花，酒精燈內(nèi)酒精超過燈容積的$\frac{2}{3}$；
（3）②⑥⑤④①③；
（4）不易溶于水，且不與水反應(yīng)；剛出來的主要是空氣，收集氣體會(huì)不純；氣泡連續(xù)均勻放出時(shí)開始收集；正；
（5）a，量筒；
（6）上，將帶火星的木條放在瓶口，若復(fù)燃證明已滿；
（7）錐形瓶，防止生成氣體從長(zhǎng)頸漏斗逸出，2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
彈簧夾夾緊膠，向長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)加水，至長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)液面與錐形瓶?jī)?nèi)液面有一段高低差，一段時(shí)間后高低差不變，證明不漏氣；
未等氣泡連續(xù)均勻放出就收集或收集前集氣瓶未裝滿水；
（8）（I）用砂紙打磨，除去表面的氧化物；
（II）①增大鐵絲與氧氣的接觸面積，同時(shí)下層為上層預(yù)熱；
②防止高溫熔化物落下炸裂瓶底；
③火柴快要燃盡時(shí)，從瓶口緩慢向下伸入；
二氧化碳，3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．

點(diǎn)評(píng) 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(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇，收集裝置依據(jù)氣體的密度和溶解性選擇．