Question

小芳和小紅通過化學新課的學習，知道有多種途徑可以制取氧氣．如圖1：
A．電解水 B．分離空氣      C．加熱高錳酸鉀    D．分解過氧化氫    E．

 

（1）相信你在E處還可以寫出另一種制取氧氣的方法（請將該反應的文字表達式填在橫線上）；
（2）小芳同學用圖2裝置加熱高錳酸鉀制取氧氣：寫出標號儀器的名稱 ①

 

②

 

；實驗結束，停止加熱時要先把導管移出水面，其理由是

 

，此時發(fā)現水槽中的水變成了淺紫紅色，你認為產生該現象的原因可能是

 

；
（3）小紅同學根據實驗室提供的儀器和藥品又進行了如圖3所示氧氣的制備實驗．
①Mn0₂固體在該反應中起

 

作用．該反應的文字表達式為

 

．

②除用排水法外，小紅同學還可選擇如圖裝置收集氧氣．氧氣應從

 

端（填“a”或“b”）進入集氣瓶中
③實驗前，小紅同學先向儀器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

 

．
（4）在實驗時，小紅同學又利用小芳的實驗裝置進行如下實驗，她取一定質量KMn0₄放在大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂，該反應的文字表達式為

 

．實驗結束時，小紅同學發(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?：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

 

．
【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

 

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

 

．
【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：

 

．
【實驗反思】通過以上實驗探究，你對“問題的發(fā)現與解決”有何認識？

 

．

Answer 1

考點：氧氣的制取裝置,氧氣的收集方法,制取氧氣的操作步驟和注意點,催化劑的特點與催化作用,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：常見氣體的實驗室制法、檢驗、干燥與凈化

分析：（1）根據實驗室通常利用分解高錳酸鉀、氯酸鉀、過氧化氫溶液的方法制取氧氣進行分析；
（2）根據實驗室常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用，以及實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的注意事項進行分析；
（3）①根據過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，二氧化錳是該反應的催化劑進行分析；
②根據氧氣的密度比空氣大進行分析；
③根據實驗室制取氣體之前需要檢驗裝置的氣密性進行分析；
（4）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】根據質量守恒定律進行分析；
【實驗驗證】根據二氧化錳250℃條件下加熱一段時間，冷卻后質量不變，氧氣有助燃性進行分析；
【拓展延伸】根據題中需要驗證的物質依據控制變量法設計實驗；
【實驗反思】根據化學是以實驗為基礎的學科，結合實事求是的思想進行分析．

解答：解：（1）氯酸鉀受熱分解可生成氯化鉀和氧氣，因此加熱分解氯酸鉀可制取氧氣，氯酸鉀在二氧化錳做催化劑加熱的條件下生成氯化鉀和氧氣，文字表達式為：氯酸鉀

二氧化錳

加熱

氯化鉀+氧氣；
（2）通過分析題中所指儀器的作用可知，①是試管，②是集氣瓶，實驗結束，停止加熱時要先把導管移出水面，其理由是：防止水倒吸進入熱的試管中，造成試管破裂，用高錳酸鉀制取氧氣，需要在試管口放一團棉花，防止高錳酸鉀粉末進入導管，所以發(fā)現水槽中的水變成了淺紫紅色，產生該現象的原因可能是：試管口沒有放一小團棉花，造成高錳酸鉀粉末進入水槽；
（3）①過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，文字表達式為：過氧化氫

二氧化錳

水+氧氣，二氧化錳該反應中起催化作用；
②氧氣的密度比空氣大，所以選擇如圖裝置收集氧氣．氧氣應從b端進入集氣瓶中；
③實驗前，小紅同學先向儀器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：檢驗裝置氣密性；
（4）高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，文字表達式為：高錳酸鉀

加熱

錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
【提出猜想】依據質量守恒定律可知，化學反應前后元素種類不變，所以做出上述猜想的理由是：它們都是含有氧元素的化合物；
【實驗驗證】①取一定質量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質量不變，說明不是二氧化錳產生的氧氣，所以猜想Ⅰ錯誤；
②氧氣有助燃性，所以選擇的實驗方法是：把帶火星的木條伸入試管中，木條復燃；
【拓展延伸】通過分析可知，本題主要是研究K₂O對錳酸鉀分解產生影響，所以設計實驗方案是：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；
【實驗反思】化學是以實驗為基礎的學科，在化學實驗中要有實事求是的思想，所以得到的認識是：必須通過認真分析，用實驗來加以證明．
故答案為：（1）氯酸鉀

二氧化錳

加熱

氯化鉀+氧氣；
（2）試管，集氣瓶，防止水倒吸進入熱的試管中，造成試管破裂；
試管口沒有放一小團棉花，造成高錳酸鉀粉末進入水槽；
（3）①催化，過氧化氫

二氧化錳

水+氧氣；
②b；
③檢查裝置的氣密性；
（4）高錳酸鉀

加熱

錳酸鉀+二氧化錳+氧氣；
【提出猜想】它們都是含有氧元素的化合物；
【實驗驗證】①Ⅰ；
②把帶火星的木條伸入試管中，木條復燃；
【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；
【實驗反思】必須通過認真分析，用實驗來加以證明．

點評：本題考查了實驗室制取氧氣的方法和以高錳酸鉀制取氧氣進行相關問題的探究，對于探究實驗的設計，一定要有明顯的現象差別才可以，所以在錳酸鉀和二氧化錳是否會生成氧氣探究中，就有兩個方案可以參考，質量變化法和生成物檢驗法，掌握氯酸鉀和高錳酸鉀的性質，理解催化劑的概念是解題的關鍵．