Question

小芳和小紅通過化學(xué)新課的學(xué)習(xí)，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(yīng)的文字表達式填在橫線上）；
（2）小芳同學(xué)用圖2裝置加熱高錳酸鉀制取氧氣：寫出標(biāo)號儀器的名稱 ①

 

②

 

；實驗結(jié)束，停止加熱時要先把導(dǎo)管移出水面，其理由是

 

，此時發(fā)現(xiàn)水槽中的水變成了淺紫紅色，你認為產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因可能是

 

；
（3）小紅同學(xué)根據(jù)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(yīng)中起

 

作用．該反應(yīng)的文字表達式為

 

．

②除用排水法外，小紅同學(xué)還可選擇如圖裝置收集氧氣．氧氣應(yīng)從

 

端（填“a”或“b”）進入集氣瓶中
③實驗前，小紅同學(xué)先向儀器A中加入水，然后將導(dǎo)管放人水槽中，并打開儀器A的活塞，觀察導(dǎo)管口是否有連續(xù)的氣泡出現(xiàn)．該實驗操作的目的是

 

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

 

．實驗結(jié)束時，小紅同學(xué)發(fā)現(xiàn)收集到的O₂大于理論產(chǎn)量，針對這一現(xiàn)象，同學(xué)們進行了如下探究：
【提出猜想】猜想?：反應(yīng)生成的MnO₂分解放出0₂；
猜想Ⅱ：反應(yīng)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(xué)們分為兩組，分別進行以下實驗：
①第一組同學(xué)取一定質(zhì)量的Mn0₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得Mn0₂的質(zhì)量不變．則猜想

 

錯誤．
②第二組同學(xué)取K₂Mn0₄在250℃條件下加熱，沒有用測定質(zhì)量的方法得出了猜想Ⅱ正確的結(jié)論．該組同學(xué)選擇的實驗方法是

 

．
【拓展延伸】實驗發(fā)現(xiàn)，K₂MnO₄受熱只能部分分解，經(jīng)分析可能是生成物K₂O對其分解產(chǎn)生影響．請設(shè)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(xiàn)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(xué)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(jù)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(jù)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(jù)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(yīng)的催化劑進行分析；
②根據(jù)氧氣的密度比空氣大進行分析；
③根據(jù)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(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；
【提出猜想】根據(jù)質(zhì)量守恒定律進行分析；
【實驗驗證】根據(jù)二氧化錳250℃條件下加熱一段時間，冷卻后質(zhì)量不變，氧氣有助燃性進行分析；
【拓展延伸】根據(jù)題中需要驗證的物質(zhì)依據(jù)控制變量法設(shè)計實驗；
【實驗反思】根據(jù)化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，結(jié)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(jié)束，停止加熱時要先把導(dǎo)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(dǎo)管，所以發(fā)現(xiàn)水槽中的水變成了淺紫紅色，產(chǎn)生該現(xiàn)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(yīng)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(yīng)從b端進入集氣瓶中；
③實驗前，小紅同學(xué)先向儀器A中加入水，然后將導(dǎo)管放人水槽中，并打開儀器A的活塞，觀察導(dǎo)管口是否有連續(xù)的氣泡出現(xiàn)，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(jù)質(zhì)量守恒定律可知，化學(xué)反應(yīng)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(zhì)量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質(zhì)量不變，說明不是二氧化錳產(chǎn)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(fù)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(chǎn)生影響，所以設(shè)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(guān)系；
【實驗反思】化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，在化學(xué)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(fù)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(guān)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(guān)問題的探究，對于探究實驗的設(shè)計，一定要有明顯的現(xiàn)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(zhì)量變化法和生成物檢驗法，掌握氯酸鉀和高錳酸鉀的性質(zhì)，理解催化劑的概念是解題的關(guān)鍵．