Question

16．请根据下列实验装置图回答问题：

（1）写出仪器a、b的名称．a是酒精灯；  b是长颈漏斗．
（2）选用B、D装置组合制取收集某气体的条件是：制取反应物为固体与液体，且反应不需加热、收集气体的密度比空气的密度小．
（3）若要收集较纯净的氧气进行实验，应选用装置E收集氧气（填序号）．这种操作注意的要点是集气瓶内要装满水，等气泡连续、均匀冒出时再收集气体．收集满氧气的集气瓶用毛玻璃片盖好后瓶口应向上（填“向上”或“向下”）放在桌面上．
（4）用装置BC组合制备氧气．并用该瓶氧气做铁丝燃烧实验时，未看到“火星四射”现象，下列解释合理的是Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ   （填序号）．
Ⅰ．收集到的氧气太少，纯度太低
Ⅱ．所用铁丝表面有油漆
Ⅲ．集气瓶底部没有预先铺一薄层细沙
Ⅳ．铁丝的温度未达到燃烧温度
（5）对用氯酸钾和二氧化锰的混合物制取O₂后的固体残渣（假定已完全反应），通过以下四步实验操作可回收二氧化锰．正确操作的先后顺序是b-c-d-a（填写选项序号）．
a．烘干            b．溶解              c．过滤           d．洗涤（6）在二氧化锰的催化作用下，过氧化氢、氯酸钾能迅速分解生成氧气．课外活动小组进行了更深入的探究．
【探究实验一】：温度对化学反应速率是否有影响？
实验用品：试管、烧杯、热水、冷水、5%过氧化氢溶液

实验步骤	现    象	结    论
取一支试管加入3～5mL5%的过氧化氢溶液，然后把试管放入盛有冷水的烧杯中	缓慢有少量气泡冒出	温度越高，过氧化氢分解的速率越大
取一支试管加入3～5mL5%的过氧化氢溶液，然后把试管放入盛有热水的烧杯中	迅速有大量气泡冒出

【探究实验二】：氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？
设计实验：小刚设计了下列二组实验（其它可能影响实验的因素均忽略）．

实验序号	KClO3质量	其他物质质量	待测数据
①	1.2g	/
②	1.2g	CuO   0.5g

上述实验应测量的“待测数据”是生成等体积的氧气所需的时间．
若实验②比实验①的“待测数据”更小 （填“大”或“小”），说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率．
【讨论交流】小刚同学认为，根据上述实验的结论就能判断氧化铜是该反应的催化剂，你是否支持他的观点？并简述理由．不支持；未验证氧化铜反应前后的质量和化学性质是否改变
【实验拓展】回顾整个工作过程，你认为在准备工作阶段除考虑制氧气反应的难易、反应所需的温度等因素外．还应考虑的因素是制氧气过程的安全性（或有没有污染环境的物质放出、或考虑药品的价格等）（合理即可）．（写一条即可）
（7）实验时小刚加热6克氯酸钾和二氧化锰的混合物一段时间，冷却至室温，称得剩余固体物质的质量为4.08克，则生成氧气的物质的量是多少？同时消耗氯酸钾的物质的量是多少？（写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）据常用仪器回答；
（2）装置B适用于固体和液体常温混合制取气体，向下排空气法收集密度比空气小的气体；
（3）收集较纯净的氧气用排水法，并据排水法收集气体的注意事项和氧气密度比空气大分析解答；
（4）据铁丝燃烧的注意事项分析解答；
（5）氯化钾易溶于水，二氧化锰难溶于水，所以要从氯酸钾和二氧化锰的混合物制取O₂后的固体残渣中回收二氧化锰，可采取溶解、过滤、洗涤、烘干的方法；
（6）【探究实验一】根据实验目的、现象和结论分析解答；
【实验探究二】运用催化剂的概念和本题的实验目的证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，如果氧化铜能加快氯酸钾的分解速率，实验②比实验①所用时间小；
【讨论交流】要判断氧化铜是否是反应的催化剂，还需证明其质量和化学性质在反应前后不变；
【实验拓展】在准备工作阶段除考虑制氧气反应的难易、反应所需的温度等因素外．还应考虑制取氧气过程的安全性、药品的价格、有无污染物生成等；
（7）根据质量守恒定律计算生成氧气的质量，并换算为物质的量，并结合方程式计算反应的氯酸钾的物质的量．

解答 解：（1）标号仪器分别是酒精灯和长颈漏斗；
（2）装置B适用于固体和液体常温混合制取气体，向下排空气法收集密度比空气小的气体；
（3）氧气不易溶于水，所以收集较纯净的氧气用排水法，利用排水法收集氧气时集气瓶内要装满水、等气泡连续、均匀冒出再开始收集，防止收集的气体不纯，由于氧气的密度比空气大，所以收集满的氧气应正放在桌子上；
（4）在做铁丝燃烧实验时，Ⅰ．收集到的氧气太少，纯度太低，不会观察到火星四射现象；
Ⅱ．所用铁丝表面有油漆未除去，不会观察到火星四射现象；
Ⅲ．集气瓶底部没有预先铺一薄层细沙，可能导致集气瓶底炸裂，不会影响铁丝燃烧实验；
Ⅳ．铁丝的温度未达到燃烧温度，则铁丝不会燃烧，无火星四射现象；
（5）氯化钾易溶于水，二氧化锰难溶于水，所以要从氯酸钾和二氧化锰的混合物制取O₂后的固体残渣中回收二氧化锰，可采取溶解、过滤、洗涤、烘干的方法；
（6）【探究实验一】本实验是要探究‘温度对化学反应速率是否有影响’，其中一支试管放入冷水中，则另一支试管须放入热水中，即取一支试管加入3～5mL5%的过氧化氢溶液，然后把试管放入盛有热水的烧杯中，根据实验结论：温度越高，过氧化氢分解的速率越大，所以放入热水的试管能观察到迅速有大量气泡生成；
【实验探究二】本题的实验目的证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，所以“待测数据”是收集等量氧气所需时间；
如果氧化铜能加快氯酸钾的分解速率，则实验②比实验①所用时间小；
【讨论交流】要判断氧化铜是否是反应的催化剂，还需证明其质量和化学性质在反应前后不变；
【实验拓展】在准备工作阶段除考虑制氧气反应的难易、反应所需的温度等因素外．还应考虑制取氧气过程的安全性、药品的价格、有无污染物生成等；
（7）解：生成氧气的物质的量=$\frac{6g-4.08g}{32g/mol}$=0.06mol 
设：消耗的氯酸钾的物质的量为x．
2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑      
2                3      
x               0.06mol 
$\frac{2}{3}$=$\frac{x}{0.06mol}$
x=0.04mol 
故答案为：（1）酒精灯；长颈漏斗
（2）反应物为固体与液体，且反应不需加热；气体的密度比空气的密度小；
（3）E；   集气瓶内要装满水；等气泡连续、均匀冒出时再收集气体；向上；
（4）Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ；
（5）b-c-d-a；
（6）【探究实验一】

实验步骤	现    象	结    论
取一支试管加入3～5mL5%的过氧化氢溶液，然后把试管放入盛有冷水的烧杯中	缓慢有少量气泡冒出	温度越高，过氧化氢分解的速率越大
取一支试管加入3～5mL5%的过氧化氢溶液，然后把试管放入盛有热水的烧杯中	迅速有大量气泡冒出

【探究实验二】：生成等体积的氧气所需的时间； 小；
【讨论交流】不支持；未验证氧化铜反应前后的质量和化学性质是否改变；
【实验拓展】制氧气过程的安全性（或有没有污染环境的物质放出、或考虑药品的价格等）（合理即可）；
（7）答：生成氧气的物质的量是0.06mol；同时消耗氯酸钾的物质的量是0.04mol．

点评 本题是一道颇为综合的实验题，既考查了实验室制取氧气的装置选取、实验注意事项、物质的分离等知识，又考查了设计实验探究催化剂、应用方程式计算的能力，结合相关选项细心分析，才能正确解答．