Question

11．某興趣小組根據實驗室提供的儀器和藥品進行了氧氣的制備實驗．
（1）甲同學選用如圖所示的裝置制取氧氣．
寫出儀器B的名稱：水槽．
②甲同學應選取的試劑是Mn0₂和H₂O₂（填化學式），
Mn0₂固體在該反應中起催化作用．
③除用排水法外，甲同學還可選擇向上排空氣法收集氧氣．
④實驗前，甲同學先向儀器A中加入水，然后將導管放人水槽中，并打開儀器A的活塞，觀察導管口是否有連續(xù)的氣泡出現．該實驗操作的目的是檢驗裝置的氣密性．
（2）乙同學稱取一定質量KMn0₄放在大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂，該反
應的化學方程式為2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．實驗結束時，乙同學發(fā)現收集到的O₂大于理論產量，針對這一現象，同學們進行了如下探究：
【提出猜想】猜想l：反應生成的MnO₂分解放出0₂；
猜想Ⅱ：反應生成的K₂Mn0₄分解放出O₂
做出上述猜想的理由是化學反應前后元素的種類不變．
【實驗驗證】同學們分為兩組，分別進行以下實驗：
①第一組同學取一定質量的Mn0₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得Mn0₂的質量不變．則猜想Ⅰ錯誤．
②第二組同學取K₂Mn0₄在250℃條件下加熱，沒有用測定質量的方法得出了猜想Ⅱ正確的結論．該組同學選擇的實驗方法是加熱錳酸鉀，將帶火星的木條放在試管口，木條復燃，證明有氧氣生成．
【拓展延伸】實驗發(fā)現，K₂MnO₄受熱只能部分分解，經分析可能是生成物K₂O對其分解產生影響．請設計實驗方案驗證：取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀．用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規(guī)格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關系．

Answer 1

分析 （1）根據實驗室常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用進行分析；
②根據反應裝置和所提供藥品，確定另一種藥品；根據二氧化錳在反應中的表現了解作用；
③根據氧氣的密度和溶水性考慮收集方法；
④實驗前要檢驗裝置的氣密性；
（2）根據高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣進行分析；
【提出猜想】根據有氧氣生成就要有氧元素存在進行分析；
【實驗驗證】】①根據題中的實驗現象進行解答；
②根據氧氣能夠支持燃燒的性質來進行解答；
【拓展延伸】根據設計的實驗方案是：取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀．用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規(guī)格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關系進行分析．

解答 解：（1）通過分析題中所指儀器的作用可知，B是水槽；
②如圖裝置適合固液不加熱反應，我們可以用過氧化氫溶液和固體二氧化錳反應制取氧氣，其中二氧化錳在反應前后性質和質量都不發(fā)生變化，所以二氧化錳起催化作用；
③因氧氣的密度大于空氣的密度，不易溶于水，所以除用排水法收集外，還可以用向上排空氣法收集；
④這種做法可以使裝置內外形成壓力差，看裝置是否漏氣，所以該實驗操作的目的是：檢驗裝置的氣密性；
（2）高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，化學方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
【提出猜想】O₂是由氧元素組成的單質，所以猜想的理由是二氧化錳中含有氧元素，化學反應前后元素的種類不變；
【實驗驗證】①氧氣為氣體，而對二氧化錳加熱，質量沒有減少，所以可以判斷二氧化錳不能分解產生氧氣，所以猜想Ⅰ錯誤；
②根據氧氣能夠支持燃燒的性質可以知道，可以用帶火星的木條復燃，所以可以用帶火星的木條來進行檢驗；
【拓展延伸】通過分析可知，設計的實驗方案是：取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀．用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規(guī)格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關系．
故答案為：（1）水槽；
②H₂O₂，催化；
③向上排空氣法；
④檢驗裝置的氣密性；
（2）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
【提出猜想】化學反應前后元素的種類不變；
【實驗驗證】①Ⅰ；
②加熱錳酸鉀，將帶火星的木條放在試管口，木條復燃，證明有氧氣生成；
【拓展延伸】取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加入氧化鉀．用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規(guī)格的集氣瓶，用排水法收集一瓶氣體，收集一瓶氧氣所用的時間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關系．

點評 本題考查制取氧氣的實驗以及相關問題，還有驗證猜想的實驗設計，要同學們具有綜合的化學知識才可做好此題．