Question

3．某校研究性學習小組準備用加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣并驗證氧氣的性質．

（1）寫出該方法制取氧氣的化學反應符號表達式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（2）他們所用的裝置圖中有一些錯誤，請你指出來：
①試管用焰心加熱
②試管口向上傾斜
③試管口未放一團棉花
④酒精燈內酒精超過燈容積的$\frac{2}{3}$
（3）主要操作步驟：①從水槽中取出導管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，操作順序為②⑥⑤④①③
（4）該實驗能用排水法收集氧氣，因為氧氣不易溶于水，且不與水反應，為什么剛開始冒氣泡不能立即收集剛出來的主要是空氣，收集氣體會不純，何時開始收集：氣泡連續(xù)均勻放出時開始收集，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，用該法收集氧氣驗滿的方法是將帶火星的木條放在瓶口，若復燃證明已滿．
（7）若實驗室用圖3裝置，分解過氧化氫來制取氧氣，請寫出所標儀器名稱：a錐形瓶，裝置中長頸漏斗要伸到液面以下，原因是防止生成氣體從長頸漏斗逸出該制取反應的符號表達式：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，如何檢查該裝置的氣密性：彈簧夾夾緊膠，向長頸漏斗內加水，至長頸漏斗內液面與錐形瓶內液
面有一段高低差，一段時間后高低差不變，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燃，導致這個現(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，同時下層為上層預熱．
②集氣瓶內要預先裝少量水或鋪一層細砂，目的是防止高溫熔化物落下炸裂瓶底．
③點燃火柴后，鐵絲插入集氣瓶中的適宜時刻和方法是：火柴快要燃盡時，從瓶口緩慢向下伸入．
觀察到鐵絲在氧氣中燃燒火星四射，有同學提出疑問，產生火星四射的原因是什么？
查閱相關資料，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表達式：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$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、二氧化錳和氧氣進行分析；
（2）根據(jù)檢查裝置是否有錯誤，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及儀器的正確使用方法進行分析；
（3）根據(jù)實驗室制取氧氣的正確操作進行分析；
（4）根據(jù)氧氣不易溶于水，且不與水反應，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)均勻冒出時開始收集，氧氣密度比空氣大，收集滿的氧氣應該正放在桌面上進行分析；
（5）根據(jù)氧氣密度比水小，不易溶于水，可以用量筒測量水的體積，來判斷收集的氧氣的體積進行分析；
（6）根據(jù)收集氧氣的方法有排水法和向上排空氣法，氧氣有助燃性進行分析；
（7）根據(jù)實驗室常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用分析；
根據(jù)裝置中長頸漏斗要伸到液面以下，防止氣體從長頸漏斗逸出，過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，以及檢驗裝置氣密性的正確操作進行分析；
（8）根據(jù)鐵在氧氣中燃燒的實驗時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可燃物的燃燒；鐵在氧氣中燃燒時放出大量的熱，生成的四氧化三鐵固體容易濺落等知識進行分析．

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，化學方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）在使用酒精燈加熱時，首先檢查燈內酒精的量，不超過酒精燈總容積的三分之二，加熱時要用外焰，觀察圖示可以看出，燈內酒精過多，未用酒精燈的外焰加熱；加熱固體藥品時，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試管口要放一團棉花，防止加熱時高錳酸鉀粉末進入導管，所以錯誤為：①未用酒精燈的外焰加熱；②酒精燈內酒精過多；③試管口沒有稍微向下傾斜；④試管口未放一團棉花；
（3）實驗室制取時，需要先組裝儀器，然后檢驗裝置氣密性，裝藥，加熱制取氣體，實驗結束先撤導管，后熄滅酒精燈，所以正確的操作順序為：②⑥⑤④①③；
（4）氧氣不易溶于水，且不與水反應，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)均勻冒出時開始收集，氧氣密度比空氣大，收集滿的氧氣應該正放在桌面上；
（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，應將氣體從a口通入，可以用量筒測量水的體積，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滿的方法
是：將帶火星的木條放在瓶口，若復燃證明已滿；
（7）通過分析題中所指儀器的作用可知，a是錐形瓶，裝置中長頸漏斗要伸到液面以下，防止氣體從長頸漏斗逸出，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\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，檢查裝置氣密性的方法是：彈簧夾夾緊膠，向長頸漏斗內加水，至長頸漏斗內液面與錐形瓶內液面有一段高低差，一段時間后高低差不變，證明不漏氣，導致排水法收集氧氣不純的原因是：未等氣泡連續(xù)均勻放出就收集或收集前集氣瓶未裝滿水；
（8）（Ⅰ）選用的鐵絲如果表面有繡，應用砂紙打磨去銹進行處理；
（Ⅱ）①鐵絲繞成螺旋狀可以增大與氧氣的接觸面積，促進鐵燃燒；
②集氣瓶內要預先裝少量水或鋪一層細砂的目的是：防止燃燒產生的熔化物濺落瓶底，使瓶底炸裂；
③實驗的目的是讓鐵絲反應，所以應該盡可能讓火柴燃燒的徹底一些．所以點燃火柴后，鐵絲插入集氣瓶中的適宜時刻和方法是：待火柴即將燃盡時，從瓶口往下緩緩伸入瓶中；
鐵絲在氧氣中燃燒生成了一種氣體造成的，鐵絲中含有鐵和碳等元素，猜想生成的氣體可能是：二氧化碳；
鐵和氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵，化學方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故答案為：（1）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）試管用焰心加熱，試管口向上傾斜，試管口未放一團棉花，酒精燈內酒精超過燈容積的$\frac{2}{3}$；
（3）②⑥⑤④①③；
（4）不易溶于水，且不與水反應；剛出來的主要是空氣，收集氣體會不純；氣泡連續(xù)均勻放出時開始收集；正；
（5）a，量筒；
（6）上，將帶火星的木條放在瓶口，若復燃證明已滿；
（7）錐形瓶，防止生成氣體從長頸漏斗逸出，2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
彈簧夾夾緊膠，向長頸漏斗內加水，至長頸漏斗內液面與錐形瓶內液面有一段高低差，一段時間后高低差不變，證明不漏氣；
未等氣泡連續(xù)均勻放出就收集或收集前集氣瓶未裝滿水；
（8）（I）用砂紙打磨，除去表面的氧化物；
（II）①增大鐵絲與氧氣的接觸面積，同時下層為上層預熱；
②防止高溫熔化物落下炸裂瓶底；
③火柴快要燃盡時，從瓶口緩慢向下伸入；
二氧化碳，3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．

點評 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)反應物的狀態(tài)和反應條件選擇，收集裝置依據(jù)氣體的密度和溶解性選擇．