Question

某研究性學習小組，從下列裝置中選用部分裝置組裝后在實驗室里制取氧氣，并通過排水量來測定所收集到氧氣的體積．

（1）甲同學用一定質量的高錳酸鉀制取氧氣，反應的化學方程式為

 

，整套實驗裝置接口的正確連接順序為a→

 

→

 

→

 

．
（2）實驗結束，乙同學意外發現收集到的氧氣體積大于理論值，為此繼續進行以下探究：
【提出問題】出現“收集到的氧氣體積大于理論值”的原因是什么？
【作出猜想】猜想Ⅰ：可能是反應生成的二氧化錳分解放出氧氣；
猜想Ⅱ：可能是反應生成的錳酸鉀分解放出氧氣；
猜想Ⅲ：

 

．
請回答他做出猜想Ⅲ的理由是

 

．
【實驗驗證】實驗一：取一定質量的二氧化錳于試管中，加熱一段時間，冷卻后測得固體殘留物的質量不變．證明猜想

 

錯誤．
實驗二：取一定質量的錳酸鉀于試管中，加熱一段時間

 

．綜合實驗一和實驗二，證明猜想Ⅱ正確．
【反思拓展】實驗結束后，經過討論、交流，丙同學用下列儀器和藥品又設計了一個實驗方案測定空氣中氧氣的體積分數．            
①帶瓶塞的1000mL圓底燒瓶   ②電子天平（稱量精確度為0.01g）  ③酒精燈   ④某種較活潑的金屬粉末（實驗過程中需要用到的其他實驗用品已省略，實驗中有關物質的物理量數據為已知）
他的實驗步驟是：

 

．再利用實驗數據和已知數據就可換算得出空氣中氧氣的體積分數．

Answer 1

分析：（1）高錳酸鉀受熱時能夠分解生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣；
氧氣不易溶于水，量筒可以測量液體的體積；
（2）【作出猜想】
反應前后，元素的種類不變，原子的種類、總個數不變；
【實驗驗證】
根據實驗現象可以判斷猜想是否正確，根據實驗結論可以判斷實驗現象；
【反思拓展】
已知質量的足量金屬在一定體積的密閉容器中灼燒至完全反應后，根據反應后的固體質量和足量金屬的質量可以計算一定體積的密閉容器中氧氣的質量，再根據氧氣的密度可以計算氧氣的體積，進一步可以計算空氣中氧氣的體積分數．

解答：解：（1）高錳酸鉀受熱分解的化學方程式為：2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
生成的氧氣從a導出后，應該進入f導管，把水從e導管排出，通過g導管進入量筒中，量筒中承接的水的體積，即為收集的氧氣的體積，整套實驗裝置接口的正確連接順序為：
a→f→e→g．
故填：2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；f；e；g．
（2）【作出猜想】
猜想Ⅲ：可能是錳酸鉀和二氧化錳都能夠分解放出氧氣，因為錳酸鉀和二氧化錳都含有氧元素．
故填：可能是錳酸鉀和二氧化錳都能夠分解放出氧氣；錳酸鉀和二氧化錳都含有氧元素．
【實驗驗證】
取一定質量的二氧化錳于試管中，加熱一段時間，冷卻后測得固體殘留物的質量不變，說明二氧化錳不能分解放出氧氣．
故填：Ⅰ．
如果猜想Ⅱ正確，取一定質量的錳酸鉀于試管中，加熱一段時間，冷卻后測得固體殘留物的質量減小．
故填：冷卻后測得固體殘留物的質量減小．
【反思拓展】
實驗步驟是：先用電子天平稱出稍過量的金屬粉末的質量；再把金屬粉末放在帶瓶塞的1000mL的圓底燒瓶中灼燒，至氧氣完全反應；再稱量反應后圓底燒杯中固體物質的質量，反應后圓底燒杯中固體物質的質量和稍過量的金屬粉末的質量之差，即為1000mL的圓底燒瓶中氧氣的質量，再根據氧氣的密度可以計算出氧氣的體積，進一步可以計算空氣中氧氣的體積分數．
故填：先用電子天平稱出稍過量的金屬粉末的質量；再把金屬粉末放在帶瓶塞的1000mL的圓底燒瓶中灼燒，至氧氣完全反應；再稱量反應后圓底燒杯中固體物質的質量．

點評：本題綜合考查了學生的基本實驗能力，涉及化學方程式的書寫、裝置選擇、實驗基本操作等知識，只有綜合理解化學知識才能夠正確的解答．