Question

【題目】某化學興趣小組同學在回收廢舊電池的同時，開展了如下的實驗探究。

[查閱資料]廢舊干電池填料的主要成分為二氧化錳、炭粉、氯化銨和氯化鋅等，其中氯化銨、氯化鋅可溶于水。興趣小組同學將廢舊干電池卸下的鋅筒、碳棒沖洗干凈備用。

實驗一:檢驗廢干電池筒內黑色固體中的存在。興趣小組同學設計了如圖所示的實驗

（1）操作②中玻璃棒的作用是________。

（2）操作③灼燒黑色濾渣時，會產生一種氣體能使澄清石灰水變渾濁;操作④試管中產生的氣體能使帶火星木條復燃，寫出試管中發生的化學方程式_______。

（3）由此得出結論:濾渣中除含有MnO2外，還含有黑色粉末______。

實驗二:探究處理干凈的二氧化錳在氯酸鉀分解反應中的分解作用。

（1）寫出甲所指的儀器名稱______組裝A裝置時，固定試管應在放置酒精燈之_____(填 “前”或者“后”)進行。

（2）欲用氯酸鉀制取比較純凈的氧氣，則應選擇的組合是_____若用該裝置收集的氧氣也不純，原因可能是.______現改用高錳酸鉀制取氧氣，則發生裝置需要改進之處是._______寫出其化學方程式______。

（3）選用F裝置采用“排空氣法”收集并驗滿氧氣，請在圖中將導管補畫完整。_____

（4）課后查閱資料后，小組利用如圖1所示裝置對氯酸鉀制取氧氣進行了深入的研究學習。

[資料]①氯酸鉀的熔點約為356℃，二氧化錳的分解溫度約為535℃.用酒精燈給物質加熱，受熱物質的溫度一般約為400℃左右；

②不同配比是指氯酸鉀和二氧化錳混合物中，氯酸鉀和二氧化錳的質量比;

③氯酸鉀分解時，傳感器測得氧氣濃度隨溫度的變化示意圖(圖2)及不同配比時氧氣濃度隨溫度的變化示意圖(圖3)如下:

請回答問題:

①分析圖2，氯酸鉀熔點______(填“高于”、“等于”或“低于")共分解溫度。

②分析圖2,在氯酸鉀分解前，傳感器測得氧氣濃度降低的可能原因______。

③分析圖3，氯酸鉀分解溫度隨物質配比變化的規律是_____。

實驗三:利用產生的氧氣做完“鐵在氧氣里燃燒’的實驗后，小組同學對掉落下來的黑色熔融物成分產生了好奇。查閱資料得知:自然界中鐵的氧化物主要是Fe2O3和Fe3O4兩種(Fe2O3為暗紅色，FeO極易氧化)。小組同學將冷卻后的黑色物質碾碎，經實驗，發現濺落下來的黑色物質中還有鐵。但鐵燃燒的產物為什么不是Fe2O3呢?

[查閱資料]①Fe2O3和Fe3O4的分解溫度見下表:②Fe2O3高溫分解成Fe3O4

	Fe3O4	Fe2O3	鐵
分解溫度/℃	1538	1400	-
熔點/℃	-	-	1535

[討論和交流]根據實驗現象，并結合表中數據，可推知鐵在氧氣里燃燒時產生的高溫應在____之間。

[拓展延伸]①Fe2O3高溫時會分解成Fe3O4和一種氣體， 請寫出此反應的化學方程式_____。

②有些超市的食品密封包裝盒的透明蓋內放有黑色的氧化亞鐵粉末，若粉末的顏色_____，就說明包裝盒破損進氣，這樣售貨員就能及時發現并處理.

Answer 1

【答案】引流 炭粉 集氣瓶 后 AD 未待氣泡連續均勻冒出就開始收集(或收集前集氣瓶內未裝滿水) 試管口塞一團棉花 低于 溫度升高，空氣逸出，同時氯酸鉀沒有分解產生氧氣 物質配比越大，氯酸鉀分解溫度越高 1535~1538℃ 由黑色變為暗紅色

【解析】

實驗一（1）過濾裝置中玻璃棒的作用是引流。

（2）過氧化氫在二氧化錳做催化劑的條件下反應生成水和氧氣，反應的方程式為：。

（3）C裝置中的黑色粉末加熱后能生成使澄清石灰水變渾濁的氣體，說明有二氧化碳生成，故濾渣中除含有MnO2外，還含有黑色粉末是碳。

實驗二（1）甲所指的儀器名稱是集氣瓶。組織儀器的順序是由下到上，由左到右，故填后。

（2）氯酸鉀制取氧氣屬于固固加熱型裝置，故發生裝置選A，利用排水法收集的氧氣較純，故組合裝置為AD.用排水法收集氧氣時，如沒有等到氣泡連續均勻冒出就開始收集，則收集到的氣體不純。高錳酸鉀分解速率較快，易將高錳酸鉀粉末帶入導管，故要在試管口放一團棉花。高錳酸鉀在加熱的條件下反應生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應的方程式為：。

（3）將多功能裝置F用作向上排空氣法收集氧氣時，氧氣由長管通入，短管流出，故裝置圖為。

（4）①由圖可知，氯酸鉀熔點_低于共分解溫度。②在氯酸鉀分解前，傳感器測得氧氣濃度降低的可能原因是溫度升高，空氣逸出，同時氯酸鉀沒有分解產生氧氣，氧氣濃度降低。③由圖可知，物質配比越大，氯酸鉀分解溫度越高。

實驗三: [討論和交流]根據表中的數據可知，鐵需要在熔化狀態下發生反應，所以溫度應該高于1535，其次是要防止四氧化三鐵的分解，故溫度應該低于1538℃，故溫度范圍為1535~1538℃。

[拓展延伸]①根據質量守恒定律，Fe2O3高溫時會分解成Fe3O4和一種氣體，該氣體只能是氧氣，故反應的方程式為：。

②氧化亞鐵極易被氧化，故如果漏氣，則氧化亞鐵與氧氣反應生成氧化鐵，固體的顏色由黑色變為暗紅色。