Question

2．某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的儀器和藥品，在老師的指導(dǎo)下從下圖中選擇裝置進(jìn)行了氧氣的制備實(shí)驗(yàn)．
（1）寫出儀器a的名稱：錐形瓶．
（2）甲同學(xué)從上圖中選擇B、E裝置的組合制取氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．在用膠皮管連接裝置B和E中的玻璃導(dǎo)管時，應(yīng)先把玻璃管口用水潤濕，然后稍稍用力把玻璃管插入膠皮管．收集氣體前，應(yīng)將集氣瓶裝滿水并蓋上玻璃片．收集氧氣還可選用的裝置是C．
（3）乙同學(xué)稱取一定質(zhì)量的KMnO₄固體放入大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)用排水集氣法收集到的O₂大于理論產(chǎn)量．針對這一現(xiàn)象，同學(xué)們進(jìn)行了如下探究：
【提出猜想】
猜想I：反應(yīng)生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反應(yīng)生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想Ⅲ：反應(yīng)生成的K₂MnO₄和MnO₂分解都放出O₂．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】同學(xué)們分成兩組，分別進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：
第一組同學(xué)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，則猜想I、Ⅲ錯誤；第二組同學(xué)取K₂MnO₄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(shí)驗(yàn)方法是將帶火星的木條伸入試管口，木條復(fù)燃．
【拓展延伸】實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，KClO₃固體加熱制取O₂的反應(yīng)速率很慢．但如果將KMnO₄固體與KClO₃固體混合加熱，則KClO₃的分解速率大大加快．請說明KMnO₄在KClO₃的分解反應(yīng)中是否作催化劑，為什么？不是；因?yàn)镵MnO₄反應(yīng)后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都發(fā)生了變化．
【實(shí)驗(yàn)反思】通過以上實(shí)驗(yàn)探究，你對“實(shí)驗(yàn)室制取氧氣”還想探究的問題是氯酸鉀分解的最佳溫度是多少（合理答案均可）．

Answer 1

分析 （1）據(jù)常用儀器回答；
（2）B裝置是固液常溫型，用過氧化氫制取氧氣可用此 發(fā)生裝置，據(jù)反應(yīng)原理書寫方程式，據(jù)儀器連接方法和排水法收集氣體、氧氣的密度分析解答；
（3）【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以判斷物質(zhì)的性質(zhì)；氧氣能夠支持燃燒，能使帶火星的木條復(fù)燃；
【拓展延伸】根據(jù)高錳酸鉀加熱分解也會產(chǎn)生氧氣解答；
【實(shí)驗(yàn)反思】根據(jù)題意對“實(shí)驗(yàn)室制取氧氣”還想探究的問題是：氯酸鉀分解的最佳溫度．

解答 解：
（1）標(biāo)號儀器是錐形瓶；
（2）B裝置是固液常溫型，用過氧化氫制取氧氣可用此 發(fā)生裝置，過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成水和氧氣，反應(yīng)方程式是：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；用膠皮管連接裝置B和E中的玻璃導(dǎo)管時，應(yīng)先把玻璃管口 用水潤濕進(jìn)行潤滑，然后稍稍用力把玻璃管插入膠皮管．收集氣體前，應(yīng)將集氣瓶裝滿水并蓋上玻璃片，然后將集氣瓶倒置到水下再將玻璃片拿下來．氧氣密度比空氣大，所以收集氧氣還可用向上排空氣法；
（3）【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】
在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質(zhì)量不變，說明250℃時，二氧化錳不能分解，所以猜想Ⅰ和Ⅲ錯誤；氧氣能夠支持燃燒，沒有用測定質(zhì)量的方法得出了猜想Ⅱ正確的結(jié)論．所以還可把帶火星的木條伸入試管中，觀察木條是否復(fù)燃進(jìn)行判斷；
【拓展延伸】
如果將KMnO₄固體與KClO₃固體混合加熱，則KClO₃的分解速率大大加快．KMnO₄在KClO₃的分解反應(yīng)中不是作催化劑，原因是加了高錳酸鉀之后，產(chǎn)生氧氣速度加快是因?yàn)楦咤i酸鉀分解也會產(chǎn)生氧氣，同時產(chǎn)生的二氧化錳對氯酸鉀的分解起催化作用，高錳酸鉀的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)改變，所以不是反應(yīng)的催化劑；
【實(shí)驗(yàn)反思】
通過高錳酸鉀控制在250℃即可分解，而氯酸鉀需要較高的溫度，可以提出氯酸鉀分解的最佳溫度是多少？為什么二者分解的溫度不同？KClO₃固體加熱分解是否還可用其它物質(zhì)作催化劑？實(shí)驗(yàn)室還有沒有其它方法可以制備O₂等等；
故答案為：（1）錐形瓶；
（2）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；  用水濕潤；  水； 玻璃片；  C；
（3）【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】I、Ⅲ；將帶火星的木條伸入試管口，木條復(fù)燃；
【拓展延伸】不是；因?yàn)镵MnO₄反應(yīng)后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都發(fā)生了變化；
【實(shí)驗(yàn)反思】氯酸鉀分解的最佳溫度是多少（合理答案均可）．

點(diǎn)評 以高錳酸鉀制取氧氣進(jìn)行相關(guān)問題的探究，對于探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，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(yàn)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．