Question

從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)是進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)．科學(xué)實(shí)驗(yàn)的正確步驟應(yīng)為：①明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模虎谑占�有關(guān)資料；③設(shè)計(jì)合理方案；④進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)．請你按照以上四個(gè)步驟，完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)圖回答問題：
（1）在實(shí)驗(yàn)室中用過氧化氫（H₂O₂）制取氧氣．
[明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯：用過氧化氫在實(shí)驗(yàn)室里制取氧氣．
[收集有關(guān)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(yīng)的文字表達(dá)式或化學(xué)方程式為：

2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑（或文字表達(dá)式：過氧化氫

MnO2

水+氧氣）；

．
[設(shè)計(jì)合理方案]：發(fā)生裝置選用

A

（填序號，下同），收集裝置選用

C或D

．
[進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)]
①分液漏斗中應(yīng)放入的物質(zhì)是

過氧化氫溶液

，錐形瓶中應(yīng)放入的物質(zhì)是

二氧化錳

．
②要收集一瓶純凈的氧氣應(yīng)選擇圖中的裝置

C

（填字母）
③某同學(xué)在觀察到錐形瓶內(nèi)有大量氣泡時(shí)，開始用C裝置收集氧氣，過一斷時(shí)間后用帶火星的木條伸入瓶口、瓶中、瓶底，都未見木條復(fù)燃．其原因是

裝置漏氣

．
④若實(shí)驗(yàn)時(shí)用此法代替高錳酸鉀加熱制氧氣，優(yōu)點(diǎn)是

B

（填序號）
A．生成物中只有氧氣    B．不需加熱    C．需加熱
⑤裝置A中反應(yīng)劇烈，據(jù)此提出實(shí)驗(yàn)安全注意事項(xiàng)是

A

A．改用分液漏斗控制液體的滴加速度  B．用體積小的錐形瓶  C．加熱反應(yīng)物
（2）在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)?zāi)康腯：

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(guān)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(yīng)中

起催化作用

．反應(yīng)原理（表達(dá)式）

2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑

；
③設(shè)計(jì)合理方案：發(fā)生裝置選用

B

，若選用D收集裝置收集氧氣，你驗(yàn)證集氣瓶中是否已收集滿的方法是

用帶火星的木條伸入集氣瓶口，看是否熄滅

．

Answer 1

分析：（1）過氧化氫在二氧化錳的作用下分解成水和氧氣，寫出其反應(yīng)方程式；根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置；根據(jù)氣體的密度和溶解性選擇收集裝置；
①固體一般從錐形瓶口加入，液體從長頸漏斗口加入；②排空氣法和排水法相對來說，排水法收集的氣體更純；③裝置漏氣就收集不到氣體；④根據(jù)操作的簡單性及生成的產(chǎn)物分析；⑤根據(jù)分液漏斗的作用分析；
（2）①實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊�根�?jù)下面的步驟去推并模仿（1）來寫；②根據(jù)催化劑的作用回答；③氯酸鉀制氧氣需要加熱，根據(jù)氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃的特性來驗(yàn)滿．

解答：解：（1）過氧化氫制氧氣的反應(yīng)物是過氧化氫，生成物是水和氧氣，反應(yīng)條件是二氧化錳作催化劑，所以反應(yīng)方程式為：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
（或文字表達(dá)式：過氧化氫

MnO2

水+氧氣）；
用過氧化氫制取氧氣是固體與液體，不需要加熱，所以發(fā)生裝置是A，氧氣不易溶于水且密度比空氣大，所以可以用C或D來收集；
①過氧化氫溶液從長頸漏斗口加入，二氧化錳從錐形瓶口加入；
②排空氣法和排水法相對來說，排水法收集的氣體更純；
③根據(jù)觀察到錐形瓶內(nèi)有大量氣泡產(chǎn)生，說明反應(yīng)產(chǎn)生了氧氣；但開始用C裝置收集氧氣，過一斷時(shí)間后用帶火星的木條伸入瓶口、瓶中、瓶底，都未見木條復(fù)燃，說明氣體溢出了，裝置漏氣；
④根據(jù)兩種方法的反應(yīng)條件，可知用過氧化氫溶液分解不需要加熱，操作就比較簡單；產(chǎn)物都不止一種，故選擇B；
⑤裝置A中反應(yīng)劇烈，說明可能是反應(yīng)物濃度太大或滴加速度太快，而分液漏斗可以控制液體滴加的速度；用體積小的錐形瓶不會改變反應(yīng)速度；加熱會加快反應(yīng)；故選擇：A；
（2）①通過下面的收集資料就能判斷實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵河寐人徕浿迫⊙鯕猓?BR>②催化劑所起的作用叫催化作用；反應(yīng)的方程式為：2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑；
③固體與固體制取氣體需要加熱，所以發(fā)生裝置選擇B，因?yàn)檠鯕饽苁箮Щ鹦堑哪緱l復(fù)燃，所以用帶火星的木條來驗(yàn)滿，放到瓶口能復(fù)燃說明滿了，否則不滿．
故答案為：（1）2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑（或過氧化氫

MnO2

水+氧氣）；A；C或D；①過氧化氫溶液  二氧化錳；   ②C；  ③裝置漏氣；④B；⑤A；
（2）①用加熱氯酸鉀（KClO₃）和二氧化錳固體混合物制取氧氣；②起催化作用；2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑；③B；用帶火星的木條放到集氣瓶口，看是否熄滅．

點(diǎn)評：通過本題學(xué)生進(jìn)一步明確了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的正確步驟，通過分析本題加深了氣體收集方法的選取方法，發(fā)生裝置的選擇方法，氧氣的驗(yàn)滿方法等．