Question

7．從事科學實驗的重要環節是進行科學實驗設計．科學實驗的正確步驟應為：①明確實驗目的；②收集有關資料；③設計合理方案；④進行科學實驗．請你按照以上四個步驟，完成以下實驗設計，根據如圖回答問題：

（1）在實驗室中用過氧化氫（H₂O₂）制取氧氣．
【明確實驗目的】：用過氧化氫在實驗室里制取氧氣．
【收集有關資料】過氧化氫是一種無色液體，在二氧化錳的催化作用下，迅速分解出氧氣，其反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【設計合理方案】發生裝置選用A（填序號，下同），收集裝置選用C或D．
【進行科學實驗】
（2）在實驗室中，可以用加熱氯酸鉀（KClO₃）和二氧化錳固體混合物制取氧氣．
①【明確實驗目的】：用加熱氯酸鉀（KClO₃）和二氧化錳固體混合物制取氧氣．
②【收集有關資料】：氯酸鉀是白色的固體，二氧化錳是黑色的固體．且二氧化錳在反應中起催化作用．
③設計合理方案：若選用D收集裝置收集氧氣，你驗證集氣瓶中是否已收集滿的方法是將帶火星的木條平放在集氣瓶口，木條復燃，證明氧氣滿了．
④現將干燥的氯酸鉀與二氧化錳的混合物28克放入大試管中加熱，完全反應后，冷卻剩余固體的總質量為18.4克，根據質量守恒定律可知制得氧氣9.6克，求原混合物中氯酸鉀的質量．

Answer 1

分析 （1）【收集有關資料】首先根據反應原理找出反應物、生成物、反應條件，根據化學方程式的書寫方法、步驟進行書寫即可；
【設計合理方案】根據反應物的狀態和反應條件來確定制取裝置，根據氣體的性質來確定收集裝置；
（2）①用加熱氯酸鉀（KClO₃）和二氧化錳固體混合物制取氧氣；
②根據二氧化錳在實驗中所起的作用來分析；
③氧氣的驗滿方法是：將帶火星的木條平放在集氣瓶口，木條復燃，證明氧氣滿了；
④根據氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下生成氯化鉀和氧氣，依據質量守恒定律求出氧氣質量，在依據化學方程式計算氯酸鉀的質量．

解答 解：（1）【收集有關資料】過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【設計合理方案】過氧化氫是液體，二氧化錳是固體，該反應屬于固液常溫下制取氣體，所以選擇裝置A來制取；氧氣不易溶于水，密度比空氣大，所以可以選擇排水法或向上排空氣法來收集；故填：A；C或D；
（2）①用加熱氯酸鉀（KClO₃）和二氧化錳固體混合物制取氧氣；故填：用加熱氯酸鉀（KClO₃）和二氧化錳固體混合物制取氧氣；
②在該反應中，二氧化錳加快了氯酸鉀的分解速率，而本身的質量與化學性質不變，屬于該反應的催化劑，對反應起到了催化作用；故填：催化作用；
③氧氣的驗滿方法是：將帶火星的木條平放在集氣瓶口，木條復燃，證明氧氣滿了；故答案為：將帶火星的木條平放在集氣瓶口，木條復燃，證明氧氣滿了；
④由質量守恒定律可知，生成氧氣的質量為：28g-18.4g=9.6g，故填：9.6；
解：設需要氯酸鉀的質量為x，
2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑
  245                            96
    x                            9.6g
$\frac{245}{96}=\frac{x}{9.6g}$
x=24.5g
答：原混合物中氯酸鉀的質量為24.5g．

點評 本考點主要考查了氣體的制取裝置和收集裝置的選擇，同時也考查了化學方程式的書寫和有關的計算等，綜合性比較強．氣體的制取裝置的選擇與反應物的狀態和反應的條件有關；氣體的收集裝置的選擇與氣體的密度和溶解性有關